新的研究表明，细胞经常随机地使一对基因副本或等位基因中的一个失活，一个来自母亲，另一个来自父亲。这种失活可能有助于解释为什么一个家庭中的一些孩子可能会表现出某些遗传性疾病，而另一些孩子则不会。
波士顿马萨诸塞州总医院 (MGH) 的研究人员发现，这种破坏可能发生在常染色体基因组 (我们遗传库中不包括性细胞的部分) 中多达 1,000 个基因中，导致这些基因编码的蛋白质的结构和水平出现不同的结果。这些任意的改变在某些情况下可能会为某些疾病（如阿尔茨海默病）的发生开辟道路。
“一般原则是，当一个基因被给定的细胞或细胞类型打开时，两个等位基因都会表达，”哈佛医学院的安德鲁·切斯说，他是 MGH 人类遗传研究中心的医学副教授，也是发表在《科学》杂志上的这项新研究的合著者。“我们现在发现了大量例外的例子。”
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这一发现可能表明个体之间的异质性比基本遗传学所能解释的要多。虽然切斯和他的同事们不知道等位基因被沉默的机制，但这些事件（称为随机单等位基因表达）如此频繁地发生这一发现表明，表观遗传效应（对基因活性的影响并非直接由 DNA 突变引起）可能在某些人类疾病的发生中发挥比以前认为的更重要的作用。
等位基因失活的发生对研究人员来说并不新鲜，尽管只有不到 1% 的基因组会经历一个称为印记的过程，其中只有当等位基因来自特定亲本时，才会被转录成 RNA 并翻译成蛋白质。例如，IGF2 基因在胎儿肝细胞中编码胰岛素样生长因子 2 激素，只有当它来自父亲时才会被激活。单等位基因表达的一种形式发生在所有女性细胞中，其中两条 X 染色体中的一条会被随机失活以消除冗余。编码嗅觉受体、免疫球蛋白（产生触发免疫反应的抗原）和 T 细胞受体（识别抗原）的基因也存在于仅表达其一个等位基因的细胞群体中，这实际上导致了更大的抗原和受体库。
通过这项新工作，已知易受此影响的基因数量已膨胀到整个基因组的 5% 到 10% 之间。
切斯的团队利用 DNA 微阵列技术来调查人类 B 淋巴细胞（像 T 细胞一样帮助抵抗感染的白细胞）基因组中某些基因变体的活性。通过对遗传密码中的点突变进行编目，他们可以解码何时将两个不同的等位基因从 DNA 转录成 RNA（提供构建特定蛋白质的配方的模板）。他们专注于一个略低于 4,000 个基因的样本，其中近 400 个似乎正在经历单等位基因表达。
在这 400 个基因中，有几个之前与人类疾病有关，例如 APP，即淀粉样β前体蛋白的基因，人们认为它过量会增加患阿尔茨海默病的风险。尽管似乎没有基因能免受此过程的影响，但研究人员在其中检测到大量细胞受体编码基因。“受体和其他表面蛋白的过量表明单等位基因表达在每个给定细胞与其他附近细胞的相互作用中发挥着作用，”作者在《科学》论文中写道。
瑞典乌普萨拉大学哺乳动物表观遗传学实验室的负责人罗尔夫·奥尔森在随附的社论中写道，这些发现可能会导致科学家对被认为具有遗传成分的疾病的看法发生转变。“任何不幸拥有 ‘错误’ 单等位基因表达的人都可能容易较早患上复杂的疾病，例如阿尔茨海默病，”他的评论写道。“考虑到基因型、表观基因型和基因失活之间的相互作用，[这些发现] 将在理解发育机制以及个体疾病的渗透性以及对医疗的反应方面变得更加重要。”
下一步：切斯说他的实验室将尝试寻找单等位基因表达的触发因素，并探究基因是否可以在人的一生中不同时间从一个或两个等位基因中产生蛋白质。