UConn研究人员确定参与心脏发育的遗传因素

基因组科学的出现为研究人员提供了前所未有的了解多种疾病根源的能力。UConn医学院遗传学和基因组科学助理教授贾斯汀·科特尼(Justin Cotney)已使用这项技术来识别一套对正常心脏发育至关重要的基因和调控元件。

在发表于《循环研究》(Circulation Research)十月号的一篇论文中，科特尼概述了“枢纽基因”在心脏发育中的重要性。轮毂基因的运作就像一个轮毂。它们是许多其他“辐射”辐射的中心，并在何时以及在何种程度上表达了它们的领先地位。

通过在基因组聚合数据库(gnomAD)中研究了来自其他研究的125,000个对照患者基因组的庞大数据集，Cotney及其团队确定了一组对心脏发育至关重要的基因和调控因子。这些基因很少发生突变，导致研究人员得出结论，它们对健康发展至关重要。

科特尼说：“这些基因突变的人，你不可能是一个正常，健康的人。”

心脏在胚胎发育的前四到八周之间发育。研究人员隔离了这个时间范围，并研究了基因组的哪些部分处于活跃状态。

“如果您想了解心脏是如何构建的，那是您需要看的地方，”科特尼说。

该基因组在六微米的核内包含约三米的DNA。这意味着不使用时必须将DNA紧密包装。研究人员使用机器学习来确定在这段时间内DNA的哪些部分被解开，如组蛋白修饰所示。

Cotney的小组确定了超过100,000个在人类心脏发育过程中活跃的调控序列。这些中的13,000多种，约占总数的10%，从未在任何人体组织或发育阶段被认为具有活性。他们对这些调节元件和基因表达的分析表明，有200多个用于心脏发育的新基因，其中许多可能与先天性心脏病有关。

科特尼说：“关于基因组的很多事情我们还不知道。”

由于这些基因参与心脏特异性表达，因此它们在先天性心脏缺陷(最常见的出生缺陷之一)的发生中也起着关键作用。对引起先天性心脏病的遗传机制的其他研究突出了除科特尼的研究所捕获的基因以外的其他基因。