加州理工学院的Eric Davidson从事海胆发育的研究已经40多年，在过去15年中他和他的同事们认识到发育的过程寓于基因组基因调控的逻辑网络中，并且研究这个网络将需要系统生物学的方法。最近，由Oliveri、Tu和Davision所创建的到目前为止最强大的方法，解释了一个动态变化的完整基因调控网络（Gene Regulation Network，GRN）是怎样诠释在海胆幼虫最初48小时中骨骼细胞发育的每一个方面。

 

研究人员首先从全基因组序列中列出一个包括所有已被鉴定出的DNA结合蛋白序列的清单；其次，动态定量PCR（QPCR）被用于查明哪些调控基因会在胚胎发育中表达；第三，48小时范围内全载量的原位杂交用于确定这些调控基因的空间位置；第四，小分裂球中所有转录因子的表达会逐一被morpholinos抑制，然后通过QPCR在48小时范围内动态地记录由此所引起的在基因表达上的网络扰动；最后，通过描述网络中几个基因的顺式调控结构来检查GRN的构件。

 

利用这些设计巧妙的实验，一个完整的、动态变化的GRN被建立起来，而且这个网络实际上可以用于解释成骨小分裂球发育的每一个已知的表型特征。这个基因调控网络也开始揭示GRN内在的单元逻辑线路（例如，双重负调控门及GRN子网络的关闭）。

 

Oliveri和Davision的发现必将极大地推进系统生物学的发展，有可能使我们更精确地理解人类发育和生理的复杂过程以及疾病的发生机制，从而设计出更好的药物。

 

原文链接：http://www.pnas.org/cgi/content/short/105/16/5955　　（杨仁斌/编译）