基因漫談如果讓你來給基因命名

11月
21
2019


分類:科技
作者:何風美


基因谷
在科學研究中,我們經常可以看到由字母和數字所組成的各種基因名,難記的組合看起來似乎毫無規律。
人類目前已經發現了約兩萬個編碼蛋白的基因,為了整理如此龐大的系統,如今,基因的命名在國際上已經有了一些公認的規則。不過,科學家們幾十年「個性發揮」留下的爛攤子,看起來並不那麼容易收拾……
來看看科學家們關於基因命名的腦迴路?
簡單粗暴型
代言人:「P 系列」
「P 系列」的基因命名較早,數量眾多。這個命名方法十分直白,不管這個基因打哪兒來,負責幹什麼,總之基因所編碼的蛋白在實驗中能跑多遠(即實驗中條帶的最終位置),後面的數字就多大。例如 P53 就意味著實驗跑出來的條帶位於 53kDa。
註:條帶是跑膠實驗中樣本移動的長度,用於測定蛋白的分子量。
然而,基因的大小總在一定範圍之內,除非每次取到小數點後五六位,否則遲早要重複。更要命的是,條帶測出來的分子量還有可能不准。大名鼎鼎的 P53 就是個例子。由於方法誤差,P53 的分子量測出來是偏大的,實際分子量大概為 43.7kDa。但這名字已經叫了這麼久了,也只能將錯就錯了。
P53
著名的抑癌基因,與腫瘤的形成有莫大關聯。P53 控制著細胞周期的啟動,如果細胞受損無法修復,它就會控制細胞自毀。P53 失去功能意味著異常細胞也會及你如分裂繁殖的周期,繁殖失控時癌症就會發生。在所有惡性腫瘤中,50% 以上會出現該基因的突變。
目前,其作用機制還未完全闡明,但與其相關的腫瘤包括肝癌、乳腺癌、膀胱癌、胃癌、結腸癌、攝護腺癌、軟組織肉瘤、卵巢癌、腦瘤、淋巴細胞腫瘤、食道癌、肺癌、成骨肉瘤等。
如果科學家們能預知 P53 居然在腫瘤形成方面這麼重要的話,當初的命名是不是就不會那麼草率了呢?
常規縮寫型
代言人:BRCA1/BRCA2
比起 「P 系列」的簡單粗暴,全名縮寫的基因命名方法稍微靠譜一點。這種方法以相關疾病或所編碼蛋白的英文名縮寫而來,在相對直觀的基礎上,更加便於不同基因的區分。當同一種疾病又發現了新的致病基因時,還能通過序號一個個編下去。一個基因如果還要再分類,還可以再加字母繼續編號(如 FOXO3a)。
BRCA
BRCA 是 Breast Cancer 的縮寫,即乳腺癌。顧名思義,此基因與乳腺癌相關。目前發現的 BRCA1 和 BRCA2 分別位於 17 和 13 號染色體,可提高包括乳腺癌、卵巢癌在內的多種癌症的患病風險。由於安吉麗娜朱莉接受了 BRCA 檢測並切除了乳腺和卵巢以預防癌症而走入公眾視線。
顯然,這種方法非常適合拖家帶口的大家族,比如細胞色素家族系列均為 CYP + 後續編號(如 CYP450 編碼細胞色素 P450)。目前,常見的基因有很多都遵循此類方法命名。
但由於英語一共才 26 個字母,縮寫有時候也會比較尷尬,比如岩藻糖激酶基因。岩藻糖(fuculose,一般縮寫為 FUC)和激酶(kinase,一般縮寫為 K)連起來就會變成……咳咳,偷懶不是好習慣,咱們寫全名吧。
腦洞大開型
代言人:Single-Minded/Pokemon
遺傳性和生物化學在研究方向和方法上有些不一樣。
生物化學專家會把各種蛋白質純化出來看看他們都有些什麼功能,然後按功能給他們縮寫一下創造出一個規規矩矩的基因名。
遺傳學家不然,他們手舉大錘,看到中意的基因就敲下來,然後看看缺了這個基因的生物體和正常的對照體相比有什麼不同(當然僅限於動物實驗)。這就意味著遺傳學家所看到的都是直觀的功能差異,名字取起來也十分的通俗。
而果蠅,憑藉繁育速度快、染色體數少等易於研究的巨大優勢,見證過眾多新基因的發現時刻。在這些基因的命名方面,科學家們充分發揮了他們的調皮的創新精神和廣袤的想像力,充分享受了掌控新事物的暢快時刻。這些科學家的風格通常有這麼幾種:
務實派
這一類科學家非常實在,取出來的名字言簡意賅:
缺了這個基因能讓果蠅的眼睛變白,那就叫「白眼 (White)」。
缺失了這個基因果蠅就不愛睡覺了,那就叫「睡得少 (minisleep)」。
缺了這個基因果蠅就不喜歡紫外光了,原來是缺失了7號視錐細胞的緣故,那就叫「無七 (sevenless)」。哦這東西還有個配體?那就叫「無七的新娘 (bride of sevenless)」,簡稱 boss。教授,我好像在你眼中看到了濃濃的求生欲……
果蠅
由於不同生物中的同源基因理論上應該具有相同的名稱,有時候,對果蠅的命名還會牽扯到人類身上。比如某個基因的突變會使果蠅的兩束神經細胞軸合為一束,會使其頭腦簡單呢,於是被命名為「一根筋(single-minded, 也寫作 sim)」。果不其然,此基因後來發現在人類中與唐氏綜合徵的發生相關。
文學家
比起上面那些科學家,這一類科學家更富有浪漫主義。他們所取的基因名都非常有畫面感和故事感。
某個基因的過量表達能夠讓果蠅的生物鐘紊亂,變成每天 20 小時,於是科學家們為其取名「蓬頭垢面 (shaggy)」,有沒有一種快遲到了臉也來不及洗、頭也來不及梳的既視感?
而當他們發現某個基因能夠讓雄性果蠅對其他雄性產生興趣時,便為其起名「無果之戀 (fruitless)」,總感覺能腦補出一場被基因拆散的悲情大戲。
有些科學家可能還非常喜歡歷史學,這才把讓果蠅沒有後代的基因取名為「都鐸王朝 (tudor)」,把與asp基因作用可致死的基因命名為克里奧帕特拉 (cleopatra)。
註:都鐸王朝是英國的一個朝代。由於亨利八世的一子二女均未留下後代,王朝就此終結。Asp 作為單詞的釋義之一為一種非洲的毒蛇,而傳聞埃及豔后克里奧帕特拉最後用一條毒蛇結束了自己的生命。
影迷漫迷遊戲迷
科學家們並不一定都是技術宅,也可能是個追劇黨。被科學家們青睞的作品主要包括:
《 Hamlet(哈姆雷特)》
「To be or not to be, that is the question.(生存還是毀滅,這是一個問題。)」Hamlet 這樣說道。
「神經細胞應分化成這樣還是那樣,這是一個問題。」Hamlet 基因這樣說道。
《星際迷航》
Tribbles 在《星際迷航》劇中是一個可以不斷分裂的小毛球;tribbles 基因出了問題能讓一些細胞不受控制的分裂。
《Pokemon(精靈寶可夢,又譯作口袋妖怪、寵物小精靈)》
這個動畫和系列遊戲伴隨一代人度過了青春,想必在科學家群體中也有一批忠實粉絲。
2005 年 「POKErythroidMyeloidOntogenicfactor」 (紅系髓性生成因子)橫空出世,立刻收穫了一個簡稱 「POKEMON」。也許是為了不讓 Pokemon 和「致癌」扯上關係,發布系列遊戲的任天堂公司選擇訴諸法律,如今 Pokemon 已經不能作為此基因的正式名稱,但是這根本擋不住科學家們在論文中使用它的熱情。不信打開文獻檢索平台,輸入 Pokemon
Gene,還能找到超多相關論文。
不過有趣歸有趣,雜亂的命名確實容易誤導後續科學家們的研究。一個基因有多個名稱的情況如今並不罕見。看來,要把這麼大的攤子給捋順了,還有很長的路要走。

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