遗传学家鉴定出的小分子是疾病的潜在指标

医学上的一个关键问题是，DNA的个体变异如何预测健康和疾病的变异。克莱姆森人类遗传学中心的一项新研究确定了数百种代谢物，这些代谢物可能是将基因组变异转化为复杂性状变异的中间产物。最近发表于基因组研究在美国，这些发现有一天可以帮助医生更好地监测代谢物的变化，将其作为疾病的一个指标。

分子生物学的中心法则阐明了DNA是如何转录成RNA的，而RNA又被翻译成蛋白质。这些蛋白质中有许多是酶，催化小分子之间的化学反应，这些小分子执行我们DNA中指定的程序，被称为代谢物。这些代谢物，统称为“代谢组”，执行基本功能，从产生或储存能量到作为我们细胞的积木。

“代谢组在全基因组研究中没有被强调的很多原因是因为技术。直到最近质谱分析克莱姆森大学人类遗传学中心主任特鲁迪·麦凯(Trudy Mackay)说。

在这项由麦凯的前博士后研究员周珊珊和法比奥·摩根特领导的开创性研究中，研究人员试图测量在普通果蝇的实验模型系统中发现的数百种代谢物，以衡量这些代谢物是如何波动的变异在遗传信息．一旦确定了代谢物，其余的研究就进行了计算，将代谢物的变化与DNA变异以及在40个不同果蝇系中测量的广泛性状的变化联系起来。

“姗姗首先做的是问:当我们观察变异时，这些代谢物都是独立的，还是像你预期的那样，如果它们落在同一种途径上，它们中的一些会一起变化?然后，她把它们放在不同的途径上——无论是在个体代谢物的水平上，还是在代谢物的群体水平上——看看它们是否与这些果蝇基因组的变异有关，”罗伯特·安霍尔特说，他是教研室的遗传学和生物化学杰出教授，他也位于人类遗传学中心。

Zhou能够绘制出遗传密码中dna特异性碱基对差异的多态性变化之间的相关性，从而转化为代谢组的变化。她还发现了RNA转录物的变化和代谢物的变化之间的联系。进一步分析，Zhou考虑了代谢物水平是否与特定的性状或特征(称为表型)有关。

“研究的一个特征是对压力的抵抗力:当你把苍蝇放在没有营养的培养基上时，它们能存活多久?”安浩说。“姗姗发现男性和女性的代谢组转录DNA网络不同，这都与脂质代谢有关。”

男性之间的攻击性是一种需要大量精力才能表现出来的特征，这是研究中包括的另一种表型。正如假设的那样，参与快速能量生成的代谢物，如那些属于柠檬酸循环的代谢物，在这个网络中具有突出的特征。

安霍尔特说:“我们知道，仅根据DNA变异的信息很难准确地预测表型。”“当Fabio Morgante分析数据时，他发现当你观察代谢组时，预测的准确性会提高，因为代谢组与表型的关系比DNA密切得多。”

综上所述，这些结果可能有一天会有所帮助早期诊断——或者更准确的诊断——可以通过代谢物的变化来检测疾病。

“假设某人的家庭成员普遍患有某种特定的晚发性疾病。让那个人知道:他们是否有患这种疾病的风险是很好的。”安浩说。“也许现在还没有一种生物标志物可以用于这种风险。但如果你知道遗传变异，知道遗传变异如何影响代谢组的变异，就可以监测代谢组，并在特定的代谢物发生变化时找到早期诊断。”

麦凯强调，尽管该团队的研究确定了数百种代谢物，但这些代谢物变异的遗传基础仍然难以阐明。需要对基因型-代谢物-表型关系进行更多的研究，以巩固遗传基础代谢物多样性。

尽管如此，这项全面的研究填补了信息缺失的空白，为未来的研究创造了更多的途径。作为技术的测量代谢物改善，包含代谢组学信息的数据库将扩大。

摩根特在北卡罗莱纳州立大学师从麦凯和安霍尔特完成了他的学业，他很快将以助理教授的身份加入人类遗传学中心的研究人员。周目前是LabCorps子公司Covance Inc.的一名研究科学家。