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瞬间基因的魅力：为何它们是细胞反应的关键？
瞬间基因（Immediate early genes, IEGs）是指在多种细胞刺激下，迅速且短暂地被激活的基因。这些基因在细胞的第一轮反应中即被启动，而无需新合成任何蛋白质。瞬间基因与“迟到反应”基因不同，后者只能在早期反应基因产物合成后被激活。因此，瞬间基因被形容为“基因组反应的入口”。有趣的是，IEGs不仅限于细胞的内部反应，还可描述在病毒感染的宿主细胞中合成的调节蛋白。
IEGs的表现能在内部和外部细胞信号的影响下迅速发生，且不需要新合成的转录因子。
目前已知的早期IEGs包括c-fos、c-myc和c-jun，这些基因与逆转录病毒的癌基因具有同源性。这些基因被广泛研究，因为它们在细胞增长和分化方面扮演着早期调控者的角色。然而，越来越多的发现显示IEGs在多种细胞过程中也扮演着重要角色。例如，Arc/Arg3.1、Zif268和Homer这些IEGs在调节神经元的突触强度方面具有重要作用。
调控机制
瞬间基因的表达主要由内外信号激活，表达过程快速，无关于新的转录因子的合成。 IEGs的遗传序列通常较短（约19kb），并展示出特定的转录因子结合位点的丰富性，这提供了转录启动的冗余性。 IEG mRNA翻译成蛋白质的过程不受蛋白质合成抑制剂的影响，因此其快速表达也可归因于通过组蛋白乙醯化使启动子序列可接近。此外，IEG蛋白的表达通常是短暂的，由于mRNA迅速下调和翻译产物的增强蛋白酶分解，使得IEGs在细胞反应中的角色更为关键。
功能
基因转录的激活是一系列信号传导级联反应和必要组件（如RNA聚合酶和转录因子）招募的复杂系统。 IEGs通常是第一反应者，许多基因在刺激后30分钟内达到高峰，而延迟主要反应基因则需2至4小时。众多的信号通路导致IEGs的激活，这在癌症研究中尤为重要。正因如此，许多IEGs作为转录因子在调节下游基因的表达方面发挥作用，或与细胞增长的变化相关联。
IEGs在神经生物学中的应用
IEGs的表达与神经活动密切相关，尤其涉及记忆形成、神经精神疾病和行为活动。大脑中的瞬间基因参与多种功能，透过瞬时刺激成长因子或细胞蛋白表达来修改突触功能。这些变化被认为是记忆在大脑中储存的机制，这一概念以记忆痕迹或记忆体为基础。
记忆巩固依赖于一组IEGs在大脑神经元中的快速表达。
在神经精神疾病方面，上调某些与恐惧相关记忆的IEGs有助于多种疾病的发展，如精神分裂症、恐慌症和创伤后应激障碍。某些IEGs（如ZNF268和Arc）被认为与学习、记忆和长期增强的形成有关。广泛的神经刺激已显示会诱导IEG表达，这涵盖了从感官到行为，再到药物诱导的癫痫等多种情况。
潜在的治疗应用
IEGs的研究不仅限于基础科学，仍然在临床应用中显示出潜力。例如，对人类巨细胞病毒（HCMV）的研究将焦点放在IE基因的的表达调控上。 HCMV是在健康个体中通常处于潜伏状态的普遍β疱疹病毒，对于免疫系统不全的个体来说后果严重。
靶向IE1和IE2被认为是调节HCMV发病机制和保持病毒处于潜伏状态的关键。
传统的抗病毒疗法如更昔洛韦可针对病毒复制过程的早期事件，但这些方法容易出现抗药性。因此，通过抗sense寡核苷酸、RNA干扰和基因靶向方法静默IE基因的表达，成为新的治疗策略。同时，CRISPR技术的兴起为精确的DNA编辑提供了可能，能够去除HCMV IE转录所需的基因，显示出更有效的潜力。
总的来说，瞬间基因的研究不仅开拓了细胞内信号的认识，也在多个疾病模型中展现出其重要性。未来，这些基因如何在不同环境下交互作用，以及这些作用促进或减缓疾病进程的方式，将是值得深入探讨的问题？
