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人的面孔和指纹一样是独一无二的，没有任何其他人看起来与你一模一样。那是什么使得面部形态如此不同？遗传学当然起着重要的作用，父母与他们的孩子之间相似就是明证。但在我们的DNA中是什么微调了遗传学因此使得同胞，尤其是同卵双胞胎之间彼此相像但看起来却不同于无亲缘关系的个体？
来自美国能源部Lawrence Berkeley实验室的研究人员现在在一项新研究中证实，基因增强子——可发挥作用开启或扩大特定基因表达的DNA调控序列——是颅面发育的主要参与因子。
该研究的领导者、Berkeley实验室基因组学部门遗传学家Axel Visel说：“我们的研究结果表明，有可能人类基因组中有成千上万的增强子在某种程度上参与了颅面发育。我们并不知道所有这些增强子的功能，但我们知道的是它们在那里，对颅面发育起重要作用。”
尽管已经确定了一些导致诸如唇腭裂等颅面病状的遗传缺陷，对于正常颅面变化的遗传驱动子仍知之甚少。在以往的研究中，Visel和合作者们绘制出了心脏、大脑和其他器官系统的基因增强子图谱，证实了基因增强子可以调控跨越数十万碱基对距离的靶标。为了了解基因增强子是否也对颅面发育产生了同样的远距离影响，Visel和一个跨国合作研究小组对转基因小鼠展开了研究。
论文的主要作者Catia Attanasio说：“通过组合表观基因组分析、体内确定候选增强子序列特征、以及靶向性敲除实验，我们检测了远距离作用启动子在小鼠颅面发育中所起的作用。这使得我们能够鉴别复杂的调控景观，包括在空间上驱动复杂发育表达模式的增强子。分析个别颅面增强子被敲除的小鼠品系，揭示出了颅面形态的显著改变，证实了增强子在决定面部和头骨形态中起着重要的功能作用。”
总体上，Attanasio和同事们确定了4000多个候选增强子序列，预计它们积极参与微调了与颅面发育有关的基因表达，并通过精确找到它们在小鼠基因组中的位点，构建出了这些增强子的全基因组图谱。研究人员还详细确定了大约200个基因增强子的活性并删除了其中的3个。大多数鉴别并绘图的增强子序列至少部分程度上在人类和小鼠之间维持保守，且许多定位在人类染色体上与正常颜面形态或颅面出生缺陷相关的区域。
Visel说：“这些增强子像基因一样从父母那里遗传给孩子，了解到这些增强子的存在，知道它们在人类基因组中的确切位点，以及在颅面发育中的普遍活性模式，应该可以促进更好地了解遗传与人类颅面形态学之间的联系。我们的研究结果也为人类遗传学家寻找有可能在出生缺陷中起作用的增强子突变提供了一个机会，或许转而有助于开发出更好的诊断和治疗方法。”
Visel说，他和合作者们现正在完善他们的全基因组图谱，以获得其他关于这些增强子序列活性模式的信息。他们还与人类遗传学家展开合作，正在有先天颅面缺陷的人类患者中针对性搜查这些增强子序列的突变。