基因家族二

2017-05-20 08:29:16基因检测与解读

细胞色素P450家族

由细胞色素P450基因合成的酶参与生成（合成）和分解（代谢）细胞内的各种分子和化学物质。细胞色素P450酶在合成许多包括类固醇激素、某些脂肪（胆固醇和其他脂肪酸）以及用于消化脂肪的氨基酸（胆汁酸）等很多分子中起到重要作用。另外细胞色素P450酶能够代谢外部物质，如摄入的药物，能够代谢内部物质，如细胞内形成的毒素。在人体内约有60种细胞色素P450基因。

细胞色素P450酶主要位于肝细胞，但在整个体内也有发现。在细胞内，细胞色素P450酶存在于参与蛋白质加工和转运的内质网，也存在于细胞能源中心线粒体。在线粒体中发现的酶通常参与内部物质的合成和代谢，而在内质网中的酶通常参与外部物质的代谢，主要是药物和环境污染物。

细胞色素P450基因常见的变异（多态性）会影响酶的功能。最显著的影响是在于药物的分解。药物代谢的快慢取决于基因和相关多态性。如果细胞色素P450酶对一种药物代谢的速度很慢，该药物保持活性的时间更长并且可能不会获得预期效果。快代谢的药物分解的更快并且可能需要更高的剂量来达到效果。细胞色素P450酶占所有药物代谢酶的70％至80％。

每个细胞色素P450基因均用CYP命名，表明它是细胞色素P450基因家族的一部分。用一个阿拉伯数字代表基因家族特定的组，用一个字母代表基因亚家族，字母后的数字表明亚家族的具体基因。例如，细胞色素P450基因27组，亚家族A，基因1写作CYP27A1。由细胞色素P450基因突变引起的疾病通常是由于体内大量有害物质的积累或其他必要分子的生成受阻。

该基因家族中的基因举例：CYP1B1, CYP2C9, CYP2C19, CYP4V2, CYP11B1, CYP11B2, CYP17A1, CYP19A1, CYP21A2, CYP27B1。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/) 以及其成员基因。

内源性配体家族

该家族的基因产生一种特殊的蛋白质被称作内源性配体。配体是一种附着（结合）于受体的蛋白；受体蛋白上具有配体结合的特异性位点，就像钥匙和锁的关系。内源性配体是由体内产生的，而不是像某些药物是由外部引入体内的。

配体与受体共同触发影响细胞发育和功能的信号。配体的改变会影响细胞信号以及改变细胞正常活性。因为配体在体内调节很多不同的功能，内源性配体家族基因突变会产生很多不同的影响。

该基因家族的基因举例：AMH, APP, AVP, BDNF, EDN3, FN1,GDF3, GH1, HTT, PROK2, PSAP, RB1, TGFB1, TGFB2, TSHB, VWF, WNT3。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/)以及其成员基因。

人类白细胞抗原

人类白细胞抗原（Human Leukocyte Antigen，HLA）基因家族编码的一系列蛋白为人类白细胞抗原复合体；人类白细胞抗原复合体可以帮助免疫系统辨别外源入侵者如病毒、细菌等“异我”蛋白。

人类的主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex，MHC）即人类白细胞抗原，MHC这一基因家族存在于许多物种中，在人类中，MHC位于6号染色体，是由200个以上基因座位组成的基因复合体，这些基因大致可分为3类，分别称为I类II类和III类。

人类主要有3种MHCI类基因，分别称为人类白细胞抗原A（HLA-A），人类白细胞抗原B（HLA-B）和人类白细胞抗原C（HLA-C），这些基因编码的蛋白为MHC I类蛋白，它们几乎分布于所有细胞的细胞膜上，和细胞输出的蛋白片段（多肽）结合，提呈给免疫系统，如果免疫系统将这些蛋白片段识别为“非我”蛋白（如病毒或细菌的多肽），则会启动免疫反应促使感染细胞的清除。

人类主要有6种MHC II类基因，分别为HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-DQA1, HLA-DQB1, HLA-DRA和HLA-DRB1，这类基因编码的蛋白只分布在特异的免疫细胞表面，类似于MHC I类蛋白，这类蛋白的主要作用也是将多肽片段提呈给免疫系统。

MHC III类基因编码的蛋白功能则有些不同，它们参与了炎症等相关免疫系统活动，此外还有一些MHC基因的功能处于未知状态。

HLA基因有很多不同的变化形式（基因多态性），这为个体的免疫系统识别大范围的外源入侵蛋白提供了可能，一些HLA基因有上百种已被鉴定的形式（等位基因），每一种形式都给与了一个专门的编号（如HLA-B27），相关等位基因序列比较相近的被分为不同的亚型，例如HLA-B27的亚型至少有40种，这些亚型被认定为HLA-B*2701至HLA-B*2743。

至今已经发现100多种疾病与不同等位基因型的HLA基因相关，例如，HLA-B27等位基因会增高强直性脊柱炎的患病风险，强直性脊柱炎是一种发炎性的关节疾病。此外一些与异常免疫功能相关的疾病以及一些类型的癌症也被证实与特异的HLA等位基因型有关，然而，HLA基因在这些疾病进程中的具体作用还不是很明确。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/)以及其成员基因。

同源框基因家族

同源框基因家族是一个大家族，家族成员均参与了早期胚胎发育过程中许多身体结构的形成过程，在人类中，同源框基因家族包括大概235个功能基因和65个假基因（与编码基因序列非常相似，但是不编码蛋白的基因），同源框基因在人类每一条染色体上均有分布，经常成簇出现。尽管目前分类标准还不一致，但已经鉴定报道了很多类别和亚家族的同源框基因。

同源框基因包含一段特殊的DNA序列编码一段同源域，同源域包含60个氨基酸，大多数具有同源域的蛋白作为转录因子行使功能，这意味着他们可以与别的基因结合并调控其活性，这些蛋白中的同源域负责识别目标基因中特定的调节区域并与之连接（结合）。

同源框家族中的基因参与了发育过程中很多关键的步骤，其中包括指导四肢和器官在前后轴（指动物中从头到尾一条虚拟的线）的形成，调控细胞产生特定功能的过程（细胞分化），还有一些同源基因作为肿瘤抑制因子起作用，这意味着它们会抑制细胞过度的不受控的生长和分裂繁殖。

正是因为同源框基因有如此多的重要的功能，所以它们的突变会引起很多发育异常，例如HOX类同源框基因的突变通常会导致四肢畸形，

PAX类同源框基因的改变会引起眼部畸形的发生，MSX类同源框基因的突变会导致头部、面部和牙齿发育的不正常，此外特定同源框基因活性的改变与生命后期一些类型癌症的患病风险有关。

同源框基因家族中的基因成员有：ALX4, ARX, HOXA13, HOXB13, OTX2, PAX3, PAX6, POU3F4, SHOX, SIX3。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/)以及其成员基因。

角蛋白基因家族

角蛋白基因家族中的基因编码的蛋白称为角蛋白，角蛋白是一类坚韧、纤维状的蛋白，构成了上皮细胞的结构骨架。上皮细胞是位于皮肤和体腔表层的细胞，参与构成了不同的组织结构，如头发、皮肤和指甲等，上皮细胞同时也位于内部器官的表面，是许多腺体的重要组成部分。

角蛋白最为人所知的功能是赋予了细胞坚硬度和弹性，这些细胞形成了头发、皮肤和指甲。角蛋白保证这些组织可以抵抗一些来自摩擦和小创伤导致的损伤，如擦伤、抓伤。角蛋白也参与了其余一些比较重要的细胞功能，包括细胞运动（迁移）、细胞大小的调节、细胞生成和分裂（繁殖）、伤口的愈合以及细胞内物质的运输等。

人类至少有54种不同功能角蛋白基因，这些基因可以分为I型和II型。大部分I型的角蛋白基因，特指KRT9至KRT20，成簇的定位于17号染色体。II型角蛋白基因，特指KRT1至KRT8，被发现成簇的定位于12号染色体。

在不同的组织中有不同的角蛋白组合形式，在每个组织中，都是一个I类角蛋白和一个II类角蛋白形成异质二聚体结构，异质二聚体相互聚集形成有力的、柔韧的纤维称为角蛋白中间丝，这些细丝进一步相互作用，组装成一个密集的网架，最终形成了细胞的结构骨架。

超过20个KRT基因发生突变被证实会引起人类的疾病，这些疾病涉及到皮肤、头发、指甲和相关的组织，

其中研究最为深入的疾病有单纯大疱性表皮松解和先天性厚甲症，KRT基因的突变会改变角蛋白的结构，最终导致角蛋白中间丝无法有效的成束成网，没有这种网部结构做支撑，细胞会变得很脆弱，很容易被损害，导致组织不能抵抗摩擦和一些小损伤，甚至正常的活动如走路都会引起皮肤细胞的损坏，最终导致出现水泡和硬结。

这个基因家族中包含的代表性基因有：KRT3, KRT4, KRT5, KRT6A, KRT6B, KRT6C, KRT10, KRT12, KRT13, KRT14, KRT16, KRT17, KRT81, KRT83, KRT86。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/)以及其成员基因。

线粒体呼吸链复合体家族

线粒体呼吸链复合体家族中的基因编码的蛋白参与了氧化磷酸化过程，也被叫做呼吸链，氧化磷酸化是细胞内一项重要的生理活动，指利用氧和简单的糖类合成ATP的过程，ATP是细胞主要的能量来源，这一过程有5类蛋白复合体参与，每一个复合体都是由若干蛋白组成的，均参与了氧化磷酸化。这些复合体的命名为复合体I、复合体II、复合体III、复合体IV、复合体V。

氧化磷酸化发生于线粒体内，线粒体是细胞内专门负责生成能量的结构，在线粒体内，这5类蛋白复合体位于线粒体内膜上，线粒体内膜存在很多折叠结构，在氧化磷酸化过程中，蛋白复合体执行化学反应促使ATP的合成，此外，它们还会通过一步步传递带有负电荷的电子，在线粒体内膜两侧形成离子电荷差，这为ATP的形成提供了能量。

细胞内大部分的DNA位于细胞核内，称为核DNA，线粒体也存在少量的DNA，称为线粒体DNA，线粒体呼吸链复合体基因家族的成员即包括位于核内的基因也包括位于线粒体内的基因，这些基因上的突变都有可能引发疾病。

这个基因家族中的代表成员有：MT-ATP6, MT-CYB, SDHA, SDHB，SDHC, SDHD等。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/)以及其成员基因。

肌球蛋白家族

该基因家族编码的相关蛋白称为肌球蛋白，肌球蛋白因为会利用能量进行移动而被称之为分子马达。肌球蛋白与肌动蛋白相互作用，肌动蛋白经过组装成为细丝，这些细丝进一步聚合成为网架结构（细胞骨架）为细胞提供结构支撑，并且可以作为肌球蛋白移动的轨道。一些肌球蛋白会依附（结合）其余的蛋白，沿着轨道将这些蛋白在细胞内或细胞之间进行转运。

一些肌球蛋白参与了肌肉收缩的过程，这些肌球蛋白会与其余的肌球蛋白相互作用，形成粗肌丝，在肌肉细胞中，由肌球蛋白组成的粗肌丝和由肌动蛋白组成的细肌丝形成了叫做肌小节的结构，肌小节是引起肌肉收缩的基本组成单位，重叠的粗肌丝和细肌丝不断相互结合、解离，使得细肌丝不断向粗肌丝滑动，肌小节不断缩短，发生肌肉收缩。编码肌肉肌球蛋白的基因发生突变会引起参与运动的肌肉（骨骼肌肉）或心脏肌肉的异常，而心脏肌肉的异常会引起心力衰竭和猝死。

肌球蛋白参与了许多细胞活动过程，尤其在细胞分裂过程中起到重要作用，因为它们可以运输物质并在收缩过程中提供能量，此外肌球蛋白还参与了细胞运动。在内耳的特殊化结构静纤毛中也发现有肌球蛋白的存在，肌球蛋白帮助静纤毛正确排列，而这些肌球蛋白的异常会导致耳聋。

这个基因家族中代表的基因有：MYH3, MYH6, MYH7, MYH9, MYH11, MYO5A, MYO5B, MYO7A。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/)以及其成员基因。

转运RNA家族

转运RNA基因家族中的基因编码的分子称之为转运RNA（tRNAs），转运RNA是一类特殊类型的RNA，是DNA的化学近亲，这些分子帮助氨基酸组装成为有功能的蛋白质，每一个转运RNA可以连接一个特定的氨基酸，在蛋白组装过程中识别生成蛋白基因蓝图上的由特定3个字母组成的序列（密码子），将氨基酸插入到正在生成的蛋白质的正确位置上。

转运RNA可以分为2类：细胞质转运RNA的和线粒体转运RNA，细胞质转运RNA位于细胞质内，这些转运RNA帮助位于细胞核内的DNA翻译成为正确的蛋白质，尽管大部分的DNA位于核内，但细胞器线粒体内也有少量的DNA，叫做线粒体DNA，线粒体DNA上的基因翻译的蛋白组装过程则由线粒体转运RNA负责。

转运RNA基因的突变会降低转运RNA添加氨基酸到蛋白质的能力，导致蛋白生成能力降低，线粒体转运RNA基因突变会削弱线粒体为细胞提供能量的能力或降低其调控血糖水平的能力，这些突变会引起许多不同的症状，包括肌无力、抽搐、神经系统问题、听力丧失和糖尿病，而目前研究未发现编码细胞质转运RNA基因的突变会引起疾病。

这一基因家族的代表基因有：MT-TE, MT-TH, MT-TK, MT-TL1, MT-TS1，MT-TV。

HUGO基因命名委员会（HGNC）提供了基因家族的索引(http://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/)以及其成员基因。

译者介绍