唇裂和腭裂是最常见的出生缺陷之一，在美国大约每1050个新生儿中就有一个。这些缺陷，当形成嘴唇或上颚的组织没有完全连接时就会出现，被认为是由遗传和环境因素混合引起的。

在一项新的研究中，麻省理工学院的生物学家发现了一种基因变异是如何导致唇裂和腭裂的。

他们的发现表明，这种变异减少了细胞对转移RNA的供应，而转移RNA是一种对蛋白质组装至关重要的分子。当这种情况发生时，胚胎面部细胞无法融合形成嘴唇和上颚。

Michaela Bartusel是麻省理工学院的研究科学家，也是这项研究的主要作者，他说：“直到现在，还没有人发现我们之间的联系。这个特殊的基因被认为是参与转移RNA剪接的复合体的一部分，但不清楚它在这个过程和面部发育中起着如此重要的作用。如果没有这种被称为DDX1的基因，某些转移RNA就不能再将氨基酸带到核糖体中来制造新的蛋白质。如果细胞不能正确处理这些tRNAs，那么核糖体就不能再制造蛋白质了。”

麻省理工学院生物学副教授Eliezer Calo是这篇发表在《American Journal of Human Genetics》上的论文的资深作者。

唇腭裂，也被称为口面裂，可能是由基因突变引起的，但在许多情况下，没有已知的遗传原因。

Calo说：“目前尚不清楚这些唇腭裂的发病机制，主要是因为已知它们受到遗传和环境因素的影响。在这种情况下，试图确定哪些可能受到影响是非常具有挑战性的。”

为了发现影响某种特定疾病的遗传因素，科学家们经常进行全基因组关联研究（GWAS），这可以揭示出在患有某种特定疾病的人群中比在没有患病的人群中更常见的变异。

对于唇腭裂，在GWAS中经常出现的一些遗传变异似乎出现在不编码蛋白质的DNA区域。在这项研究中，麻省理工学院的研究小组着手弄清楚这个区域的变异如何影响面部畸形的发展。

他们的研究表明，这些变异位于一个名为e2p24.2的增强子区域。增强子是与蛋白质编码基因相互作用的DNA片段，通过与开启基因表达的转录因子结合来帮助激活它们。

研究人员发现，这个区域与三个基因非常接近，这表明它可能控制着这些基因的表达。其中一种基因已被排除与面部畸形有关，而另一种基因已被证明与面部畸形有关。在这项研究中，研究人员专注于第三个基因，即DDX1。

事实证明，DDX1是剪接转移RNA （tRNA）分子所必需的，而tRNA在蛋白质合成中起着关键作用。每个转移RNA分子都将一种特定的氨基酸运送到核糖体上——核糖体是一种细胞结构，根据信使RNA携带的指令将氨基酸串在一起形成蛋白质。

虽然在人类基因组中发现了大约400种不同的tRNAs，但这些tRNAs中只有一小部分需要剪接，而这些tRNAs是受DDX1缺失影响最大的tRNAs。这些tRNAs运输四种不同的氨基酸，研究人员假设这四种氨基酸可能在形成面部的胚胎细胞正常发育所需的蛋白质中特别丰富。

当核糖体需要这四种氨基酸中的一种，但没有一种可用时，核糖体就会停滞，蛋白质就不会合成。

研究人员现在正在探索哪些蛋白质可能受到这些氨基酸损失的影响最大。他们还计划研究当核糖体停止运转时细胞内部发生了什么，希望能识别出一种可能被阻断并帮助细胞存活的应激信号。