基因表達：重要的科學問題

一周前，記者聽上海醫學遺傳所所長曾溢滔院士作了一個題為“從血紅蛋白到白蛋白”的學術報告，在展望研究所未來方向時，他專門提到了將在發育生物學和表觀遺傳學方面開展探索。雖只是寥寥數語，但仍然透露了重要信息。表觀遺傳學現在為何成為生命科學熱點？它對遺傳學和發育生物學研究有何重要性？帶著這些疑問，記者近日又特地走訪了曾溢滔院士。         

曾院士介紹說，孟德爾遺傳學告訴我們“一種遺傳因子產生一種性狀”，后來摩爾根提出了“基因”學說，比德爾和塔頓在此基礎上進一步提出“一個基因一種蛋白”的理論，這些構成了經典遺傳學的基本內容。過去認為搞清了構成基因的DNA序列，就能知道人的所有信息。但近年來發覺情況不是那么簡單，基因完全一樣，DNA序列完全一樣，而表達可以不一樣。也就是說除了基因序列外，還有另外一些因素影響著基因的表達，這就是表觀遺傳學問題。影響基因表達的這些因素究竟是什么？它在何種情況下起作用？回答這些問題，就需要進行表觀遺傳學的研究，這也是隨著人類基因組計劃而提出的新的科學問題。         

曾院士認為，表觀遺傳學把對遺傳和發育的研究推到了一個新的高度，因為現在看來，基因控制合成什么蛋白、表達什么性狀其實是一個非常復雜的過程，這就給生命科學提出了大量的問題，這些課題也是上海醫學遺傳所下一步希望研究的重點。“如果說過去研究遺傳學是研究基因及基因傳遞的規律，現在知道不光要研究基因及其傳遞，基因表達的研究尤為重要”。曾院士的這段話可以理解為是他的真切體會。上世紀90年代后期，因受某農業院校之托，曾院士承擔了奶牛性別鑒定和性別控制的合作課題。從未涉足這一領域的上海醫學遺傳所研究人員在曾院士的帶領下最終攻克了這個難題，使我國這個領域邁進國際前沿。這項研究工作開闊了曾院士的思路，他們在此基礎上開展了轉基因動物生物反應器和轉基因克隆牛的研究，組建了衛生部和上海市胚胎與生殖工程重點實驗室，建成了現代化的大動物試驗基地，希望在轉基因動物身上建藥廠。但要實現“動物藥廠”的目標需要提高轉基因的表達量和提高動物克隆的效率，這就要求研究基因表達的調控和動物克隆中的細胞分化和重編程等科學問題，這些都涉及表觀遺傳學。由此看來，曾先生他們對表觀遺傳學如此關注和重視是有其科學實踐和實際需求為背景的。         

 “我們從動物克隆和乳腺生物反應器的研究實踐中深深感到，體細胞克隆是研究表觀遺傳學和發育生物學的一種理想模型和有效的手段。我們研究所將在已有工作的基礎上充分利用研究所的有利條件，在個體、細胞、分子水平上，從表觀遺傳學角度，深入研究基因表達的調控、干細胞和胚胎發育問題。”         

 訪問結束時，曾院士再次強調21世紀發育生物學將獲得重大突破，遺傳和發育研究已進入一個新的時代。生命起源、遺傳和發育、進化等生物學中的一些基本問題有望在這個世紀獲得革命性突破。