遺傳學原理

DNA重組、遺傳變異、染色體學說、遺傳學的發展、基因上位作用

孟德爾第二遺傳定律—自由配合律

孟德爾第二遺傳定律—自由配合律 (Law of independent assortment)
國立臺灣大學園藝暨景觀學系 周林

有性生殖的生物在形成配子(gamete,精細胞與卵細胞)時,一個基因座 (locus) 上的等位基因 (allele)(圖一)會獨立於另外一個基因座上的其他等位基因,分配至配子。基因座即是決定一個性狀的基因,而決定該性狀不同表現型的則是不同的等位基因。

卵巢經基改也能產生精子

卵巢經基改也能產生精子
(Ovary can also produce sperms by gene manipulation)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:「精子になるか、卵になるか」を決めるしくみの発見 〜生殖細胞で働く性のスイッチ遺伝子を同定〜

大多數動物為了繁殖後代,需要產生精子與卵細胞。過去已知精子與卵細胞是由生殖母細胞(配子形成細胞,germ cell)所產生。精子與卵細胞分別由精巢或卵巢產生,兩者合稱為生殖腺(gonad)。生殖腺由生殖母細胞以及包圍在外圍的體細胞(somatic cell)所構成。目前認為在大部分的脊椎動物,生殖腺的體細胞之性別決定後,受到體細胞影響,才決定生殖母細胞是產生精子,或是卵細胞。

遺傳學原理
細胞老化誘發腫瘤化

細胞老化誘發腫瘤化

細胞老化誘發腫瘤化 (Cellular senescence drives tumor progression )
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源 : 老化した細胞ががん化を促進する仕組みをハエで解明 , Mitochondrial defects trigger proliferation of neighbouring cells via a senescence-associated secretory phenotype in Drosophila

近年發現細胞間交互作用在腫瘤發生及癌化過程扮演重要的角色。例如,組織內老化細胞,會分泌老化關聯分泌因子 (SASP),除促進本身癌化,也可能會促使週邊組織癌化(圖一)。但過去仍未瞭解老化細胞所誘發之癌化,是否在各種生物間具有普遍性。

抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)──下

抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)──下
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

連結:抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)──中

抑癌基因的產物也就是蛋白質,即抑癌蛋白,有些抑癌蛋白在調控上對於細胞週期有著減緩或抑制的功能,而有些抑癌蛋白對於細胞凋亡有促進的功能,另外更有些是對於細胞週期的調控與細胞凋亡的促進,這兩種功能兼具的抑癌蛋白。以目前科學研究對抑癌蛋白的功能了解,大致可區分為下列五種類群:

(一)抑制細胞週期持續進行的基因,若這些基因在細胞週期中沒有表達,則細胞週期就會中斷無法持續下去。有些抑癌蛋白就是抑制這類基因的表達,從而有效地抑制細胞的分裂。

(二)和細胞中受損的DNA結合,有些抑癌蛋白能與細胞週期中受損的DNA結合,使細胞停止分裂。若在細胞週期中有受損的DNA存在,則這個細胞不該進行細胞分裂,若DNA受到的損傷能修復,則細胞週期就能持續進行下去。

(三)促進細胞凋亡,當細胞週期中受損的DNA無法被修復的情況存在下,有些抑癌蛋白就會促進這個細胞開始細胞凋亡(計畫性細胞死亡),藉由少部分的細胞凋亡,進而來消除可能對生物體造成的更大危害的威脅,也就是防微杜漸。

(四)有些抑癌蛋白會參與細胞黏著,來防止腫瘤細胞的擴散,阻斷腫瘤細胞之接觸抑制的功能(正常細胞在生長擴散時有接觸抑制的功能),並抑制腫瘤轉移,這些蛋白也就是抑制轉移蛋白。

(五)DNA修復蛋白,若此類蛋白的基因突變,則產生癌症的風險會增加。例如:HNPCC基因的突變會導致罹患大腸癌的機率增加,MEN1基因的突變會使罹患多發性內分泌腫瘤的機率增加,BRCA基因的突變會造成罹患乳癌的機率增加。此外,若是降低DNA的修復率,則會增加突變率並造成突變在細胞中累積,最後將導致抑癌基因的失活,或是致癌基因的活化,進而造成癌症的發生。

抑癌基因 ─ 中

抑癌基因 (Tumor Suppressor Gene) ──中
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

連結:抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)──上

抑癌基因與致癌基因的功能相反,是一類抑制細胞過度生長、增殖的基因,也因此能抑制腫瘤的形成,進而抑制了癌症的產生。腫瘤就是因為細胞過度地生長、增殖所造成的細胞的異常病變。簡單區分致癌基因與抑癌基因導致癌症的差異,關鍵性的重點就在致癌基因是從原致癌基因活化,使正常細胞轉變為癌細胞,進而造成癌症的產生;而抑癌基因是因為失去功能(失活),結果讓正常細胞轉變成癌細胞,才會造成癌症的發生(圖三)。

抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)──上

抑癌基因(Tumor Suppressor Gene)──上
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

除了致癌基因(oncogene)外,還有另一群基因與致癌基因的功能相反,是抑制癌症發生的一群基因群,那就是所謂的「抑癌基因(tumor suppressor gene或antioncogene)」。

抑癌基因,又譯為「腫瘤抑制基因」、「抑瘤基因」、「抗癌基因」或「隱性癌基因」。最後一個譯名「隱性癌基因」是相對於致癌基因(oncogene)在遺傳學上的特徵表現是「顯性」,顯性的意思是指說控制同一性狀的兩個等位基因(allele)中,只要其中有一個等位基因發生異常或缺失,就會表現出異常的性狀。而「隱性」是指在控制同一性狀的兩個等位基因中,只有其中一個等位基因發生異常或缺失的話,另一個正常的等位基因,還是能維持細胞正常的生理功能,不會引發癌症的產生;抑癌基因是要在兩個等位基因同時都發生異常或缺失的情況下,才會表現出異常的性狀,也就是當抑癌基因的兩個等位基因都出現問題的情況下,就可能引起癌症的發生。

fig1 圖一、致癌基因譬喻卡通示意圖。原致癌基因維持細胞正常生長,當原致癌基因活化成為「致癌基因」,細胞生長將不受控制,最後導致癌症的發生。把細胞想像成一台車子,油門能控制車速多快,原致癌基因就像車子中的油門一樣,原致癌基因能決定細胞的生長與分化的速度,而致癌基因就像是被踩到底凹陷壞掉了的油門一樣,讓細胞的生長與分化失去控制。(黃培綺繪製)。

致癌基因 ─下

致癌基因 (Oncogene) ─下
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

連結:致癌基因(Oncogene)──中

致癌基因(oncogene)這個名詞是在西元1969年,美國國家癌症研究所(National Cancer Institute, NCI)的兩位科學家羅伯特(Robert Huebner)和喬治(George Todaro)所命名。

而第一個被發現的致癌基因是Src基因,是一種發生在雞隻身上,會使雞的肌肉長出肉瘤(sarcoma)的基因,其基因的命名Src就是取自肉瘤的英文 sarcoma而來,此種肉瘤產生的原因,是因為雞隻被感染雞的反轉錄病毒感染所導致。而在西元1970年,美國柏克萊加州大學(University of California, Berkeley)的科學家史蒂夫·馬丁博士(G. Steve Martin)經實驗證實Src確實就是因為病毒感染而產生的致癌基因。

致癌基因 ─中

致癌基因 (Oncogene) ─中
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

連結:致癌基因(Oncogene)──上

原致癌基因參與我們正常細胞生命週期的階段,包括在細胞生命中的「細胞生長」、「細胞分裂(cell division)」和「細胞分化(cellular differentiation)」等這三個階段。在某些特定情況下,像是長期接觸到致癌物質(carcinogen),例如致突變劑(mutagen)、輻射或放射性同位素(radionuclide)等,或是細胞被病毒(virus)感染,這些外來因素影響,會使正常細胞的DNA受到損害或基因表現量異常,若其結果導致原致癌基因發生突變(mutation)或基因大量表現的話,導致「致癌基因」發生,這樣就會進一步影響正常細胞的生命週期。

fig3

圖三、當細胞接受刺激使致癌基因被活化後,正常細胞轉變為癌細胞的示意圖。(翻譯自File:Oncogenes illustration.jpg – Wikimedia Commons. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oncogenes_illustration.jpg)。

正常的細胞除了幹細胞外,終其一生,其細胞生長、分裂的次數是有限制的,而且在細胞生命週期的最後,細胞會老化,最後死亡。

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