Science：改写遗传学规则！新研究表明基因边界是动态的，而不是固定的

展源 2025-10-27

分子生物学家长期认为，基因的起点启动了转录过程——即DNA片段被复制成RNA，随后RNA协助合成细胞功能所需蛋白质的过程。

但波士顿大学和马萨诸塞大学陈医学院研究人员发表在《科学》杂志上的新研究挑战了这一认知，揭示了基因的起点和终点并非固定不变，而是协同移动——这重塑了细胞构建蛋白质及通过进化适应的方式。

该研究的共同主要作者、生物学助理教授兼计算与数据科学教师研究员Ana Fiszbein表示："这项工作改写了教科书中的概念：基因的起点不仅仅启动转录，它还帮助决定转录在哪里停止以及最终合成何种蛋白质。多年来，我们教导学生基因的'起点'只决定转录开始的位置。我们现在证明，起点也有助于设定终点线——基因的起点控制着基因的终点。"

这一发现为靶向癌症、神经系统疾病以及发育迟缓和衰老提供了有前景的新策略。当基因转录被破坏或调控失常时，蛋白质生产可能变得异常，从而可能引发肿瘤生长。

理解基因的起点和终点相互关联，可以使医生能够重新定向基因表达——恢复健康的蛋白质变体并抑制有害的变体，而无需改变潜在的DNA序列。

Fiszbein解释说："错误放置起点或终点并非小错误——它可能翻转蛋白质的结构域并改变其功能。在癌症中，这种翻转可能意味着将抑癌基因转变为癌基因。"癌基因是一种发生突变的基因，有可能通过促进不受控制的细胞生长和分裂而导致癌症。

她补充道："我们的研究结果表明，控制基因的起点是控制其终点的有力方式——并最终决定细胞能做什么。我们不仅仅是在绘制基因的工作图谱——我们正在寻找控制它们的新'杠杆'。这可能成为一种引导细胞恢复正常行为的有力方式。"

研究人员通过分析大规模基因组数据并进行精确的基因编辑实验得出了这一发现，这些实验包括开启或关闭基因的起点。当他们改变基因的起点时，基因的终点也随之改变。同一个基因可以产生数百种蛋白质版本——有时会产生具有不同甚至相反功能的蛋白质。

Fiszbein实验室的生物学博士生Christine Carroll表示，这项研究凸显了当今整合性、数据驱动生物学的力量——海量数据集揭示了基因调控的全局模式，而精心设计的实验则揭示了使这些模式得以实现的分子机制和关键变量。

Carroll说："这为基因控制增加了一个新的维度。这不仅仅是关于打开或关闭一个基因——而是关于决定你得到哪个版本的基因。"

参考文献：

Ezequiel Calvo-Roitberg et al, mRNA initiation and termination are spatially coordinated, Science (2025). DOI: 10.1126/science.ado8279.

内容来源：Bioon细胞

责任编辑：展源

审　　核：何发

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