遺傳

致癌基因 ─中

2014/11/20
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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。

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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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致癌基因 ─上

2014/11/20
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致癌基因 (Oncogene) ─上
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

癌症（cancer）的前身是腫瘤（neoplasm, tumor），而腫瘤又區分成良性腫瘤（benign tumor）以及惡性腫瘤（malignant tumor），其中癌症就是屬於惡性腫瘤，所以癌症常被稱為惡性腫瘤。

在臺灣，根據衛生福利部（其前身為「行政院衛生署」）民國103年6月份公布的統計資料顯示，去年民國102年的十大死因依序是：（一）惡性腫瘤（癌症）；（二）心臟疾病；（三）腦血管疾病；（四）糖尿病；（五）肺炎；（六）事故傷害；（七）慢性下呼吸道疾病；（八）高血壓性疾病；（九）慢性肝病及肝硬化；（十）腎炎、腎病症候群及腎病變（圖一）。

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從紅火蟻（Solenopsi sinvicta）中，看見自私的基因

2014/10/27
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從紅火蟻（Solenopsi sinvicta）中，看見自私的基因
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所張倪禎

在達爾文的物種起源（The origin of species, 1859）一書中，用天擇（nature selection）以及演化（evolution）解釋了大部份自然界的生物運作法則，除了一個尚未解決的謎團：關於膜翅目物種為何有不孕階級的工蟻來幫助可以繁殖的蟻后生存的這種利他行為，而不是產下自己的後代。

在一百多年後，W. D. Hamilton（1964）提出了一個假說來解釋這樣的現象，也就是我們所知的親擇（kin selection）－物種會傾向幫助跟自己親緣關係較近的個體。到這裡，都是在討論個體層級之上的選擇行為，而Richard Dawkins（1976）進一步提出了一個假說來解釋此種演化的過程：他認為基因才是演化的單位，而物種選擇幫助親緣關係近的個體，其實都是基因在主導－－基因傾向讓跟自己相似的基因一起保留到下一代，而這也稱作自私基因（The selfish gene）。

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DNA甲基化

2014/10/23
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DNA甲基化 (DNA methylation)
臺灣大學生命科學所102級周運浩碩士生

當談到表觀遺傳，不免會很快地聯想到「DNA甲基化」這樣的調控機制，DNA 甲基化是一種將甲基團附加在腺嘌呤或胞嘧啶上的生化反應。DNA 甲基化會穩定的改變細胞中的基因表現，在細胞分裂或是要從胚胎幹細胞分化成特定組織時，其結果大多是永久而且不可逆的，也可防止細胞轉回成幹細胞或是轉換成其他種類的細胞。

DNA 甲基化通常在形成合子時被移除並且重新建立於發育時的細胞分裂，然而最近的研究指出通常是甲基團發生羥基化而非將甲基團完全從合子移除。某些影響基因表現的甲基化修飾是會遺傳的，並且產生基因銘印（genomic imprinting）。

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表觀遺傳的隔代遺傳效應（Transgenerational Epigenetics）

2014/06/07
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表觀遺傳的隔代遺傳效應（Transgenerational Epigenetics）
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

表觀遺傳是指在不改變DNA序列的前提下，透過功能性相關的染色體改變(例如: DNA甲基化、組織蛋白修飾等等)，造成基因表達的不同，導致表現型性狀的表達也不相同(圖一)。

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圖 一、具有不同程度DNA甲基化的複製小鼠(Cloned mice) 照片中這兩隻複製小鼠的基因完全相同，但是因為DNA甲基化的模式不同，導致尾巴的性狀表現不同，其中一隻小鼠的尾巴扭曲不正常，而另外一隻小鼠的尾巴正常。

而隔代遺傳是指，由於有性生殖過程中產生的基因重組現象，導致生物體親代的某一性狀沒有表現在子代身上，然而此性狀卻在相隔數個世代後的子代身上又重新表現出來的一種遺傳方式。

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DNA改造 : 遺傳基因新密碼

2014/05/29
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DNA改造 : 遺傳基因新密碼
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/德州大學分子生物科學研究所馬千惠責任編輯

根據美國加州Scripps研究機構2014年5月7日的報導，該機構的科學家已成功將一對非存在於自然界的基因密碼，透過基因工程轉殖至細菌內，該特殊細菌只要能獲得分子結構單元1的供應，能相當正常地複製非天然DNA鹼基對。

該機構的Floyd E. Romesberg學者表示，地球上多樣的所有生物體DNA都是由兩對的基因鹼基，A-T和C-G編碼形成，不過他所領導的研究團隊成功地在大腸桿菌，再加上第三對、非天然的鹼基對2，這顯示其它的方式也有可能儲存訊息，帶領人類更進一步認識基因生物學的未來發展，未來它可能帶來更多令人興奮的應用，例如新的藥物開發，甚至新型奈米科技。該研究成果刊載於2014年5月7日科學期刊「Nature」線上版。

許多挑戰

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圖片來源：flickr@skreck

從1990年代末期，Romesberg和同事就一直研究去找尋一對分子，能作為新的、有功能的基因鹼基對，原則上能編碼合成過去未曾出現的蛋白質或生物體。

這項挑戰並非容易，任何具有功能、新型的一對基因鹼基，必須具有相當於天然的核苷鹼基對A-T 與C-G互相鍵結的親和力。新型基因鹼基對，也要能沿著基因雙股展開鏈上穩定地排列；於DNA複製與轉錄至RNA過程，在天然聚合酶作用下，它們需要能穩定地解開及結合DNA。另外，這些非天然核苷入侵者，也要避免受到DNA修復機制3的攻擊或移除。

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表觀遺傳學

2014/05/27
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表觀遺傳學 (Epigenetics)
國立臺灣師範大學生命科學系 黃培綺

在臺灣，國、高中生物所學到的傳統孟德爾遺傳學說，對於解釋性狀的不同表現，其原因是因為控制性狀的基因型不同，而造成性狀在表現型上有所差異，然而這個解釋無法說明，一個多細胞生物其細胞具有相同的DNA序列及基因型，卻具有各式各樣不同表現型的細胞，例如肌肉細胞、神經細胞、上皮細胞、血管內皮細胞等，決定這些細胞種類的不同不是DNA序列或基因本身，而是基因表達模式的不同，且在細胞世代之間，基因表達模式可藉由細胞分裂遺傳至下一代的細胞。

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圖一、核小體
(nucleosome) 構成真核生物染色質的基本單位，DNA與組織蛋白結合形成核小體示意圖。
圖片來源：維基百科

研究在不改變DNA序列的前提下，亦即在相同的DNA序列下，透過調控基因活性的機制，所引發具有遺傳性且穩定、長期的基因表達或細胞表現型的變化，就是「表觀遺傳學 (epigenetics) 」。表觀遺傳學是1980 年代才逐漸發展興起的一門科學，又稱為「表遺傳學」、「外遺傳學」、「擬遺傳學」或是「後遺傳學」，英文為epigenetics，其中「epi-」源自希臘文，有「在…之上」或「除…之外」的意思，「-genetics」就是遺傳學。因此，表觀遺傳學的特徵是在傳統的分子遺傳學之上或之外的遺傳學。

而表觀遺傳學也能這樣解釋：在不涉及核苷酸序列改變的前提下，功能性相關的染色體改變。此種染色體改變的機制包括了「DNA甲基化 (DNA methylation) 」和「組織蛋白修飾 (histone modification) 」等，這樣的調控機制皆能在不影響DNA序列的前提下，造成基因表達的不同。另外，藉由抑制蛋白結合在DNA的沉默基因區域，也能調控基因的表達。這些表觀遺傳學上的變化，也就是表觀遺傳現象，可能可以通過細胞的有絲分裂或減數分裂保留下來，並可能持續遺傳好幾代，而這些變化都僅僅是在非基因因素的層次上，導致生物體基因表達的不同。

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血緣關係鑑定（Paternity test）

2014/05/09
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血緣關係鑑定（Paternity test）
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理胡琬琳

從古至今，在案件調查、遺產繼承、親子關係鑑定中，是否具血緣關係是重要關鍵。但鑑定血緣關係的方法很多，在 20 世紀初，ABO 血型被 Karl Landsteiner 發現之後，血緣關係的鑑定開始進入科學的範疇，但 ABO 血型只具 $$4$$ 種類型（A、B、AB及O），故鑑別度不高。

一直到人類白細胞抗原（human leukocyte antigen; HLA）被發現後，血緣關係的鑑別度才大幅度的提高。雖然 HLA 的變化性很高，但沒有血緣關係的人仍有機會出現相同的型別，因此少部分個案還是無法解決。

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非整倍體（Aneuploidy）

2014/05/08
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非整倍體（Aneuploidy）
國立臺灣師範大學生命科學系103級莊仁奕

染色體數目發生非整數倍變異的個體為非整倍體，因此總染色體數目為 $$2n\pm X$$，少一條染色體具有單體性（monosomy，$$2n-1$$），多一條染色體具有三體性（trisomy，$$2n+1$$），多兩條染色體具有四體性（tetrasomy，$$2n+2$$），以此類推。

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圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/File:Nondisjunction_Diagrams.svg

非整倍體的產生源自於親代產生配子時，精/卵母細胞在減數分裂時，某成對的同源染色體不分離（nondisjunction，如左圖），或某複製的姐妹染色體不分離（右圖），產生的配子將會多或少一條染色體，此配子在和正常帶有半套染色體的配子結合，就會產生少一條或多一條染色體的個體。

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