喜福牛年游戏:超百万人类与小鼠调控基因元件公布,基因组结构和功能将有全新认知|总编辑圈点

2020-07-29 21:59:32 来源: 科技日报 作者: 张梦然

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科学家展开的定位分析。 (图片来源:《自然》在线版

科技日报记者 张梦然

“DNA元件百科全书”(ENCODE)计划的第三阶段公布了超过120万个人类与小鼠体内调控基因的候选功能性元件。英国《自然》《自然·方法》和《自然·通讯》杂志29日公开的14篇论文合集中,多家研究机构和团队描述了最新成果,使人类对基因组结构和功能将有全新重要认知。

“ENCODE计划”于2003年启动,致力于绘制人类与小鼠基因组功能性元件的综合图谱。功能性元件是指编码具有调控基因作用的分子产物或生化活动的DNA区域。

在《自然》发表的一篇概述性文章中,美国麻省大学医学院研究团队描述了在“ENCODE计划”前两个阶段上扩展增加的近6000项新实验(4834项涉及人类样本,1158项涉及小鼠样本)。之前几个阶段的大部分研究使用的都是模型细胞系,而第三阶段包含了超过1369个生物样本来源的503种细胞或组织类型。根据“ENCODE”已经绘制出的数百万个元件,研究人员还建立了一个在线注册库,里面包含了926535个人类和339815个小鼠的候选顺式调节元件(调节基因转录的非编码DNA区域),覆盖到各自基因组的7.9%和3.4%。

合集中的其他论文,利用“ENCODE”的数据集揭示了决定部分功能性元件作用方式的原理。例如,美国斯坦福大学研究团队绘制了24种人类细胞类型内染色质(DNA与蛋白的复合物)的相互作用,发现不同细胞间的染色质环状结构差异会影响基因表达。

研究人员还通过小鼠研究了顺式调节元件在哺乳动物产前发育中的调节作用。《自然》发表的三篇论文,报道了胎鼠在八大发育阶段的具体信息。其中两篇论文里,科学家们表明,与小鼠发育期间特定组织中有活性的部分增强子元件(能增强基因转录的调节DNA序列)同源的人类元件,存在疾病相关性遗传突变的富集,这些结果或为探索与人类发育障碍相关的调节元件打下了基础。

与《自然》同时发表的新闻与观点文章中,斯坦福大学迈克尔·森德尔和同事指出,控制基因组调控和功能的元件密集编码在人类基因组中,现在科学家发现了大量这类元件,但仍有许多影响特定细胞类型或状态的元件有待鉴定。

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在人类基因组计划完成之后,人们发现从简单序列出发,想要知道的还有很多很多。于是,又一宏伟的跨国研究项目问世——“ENCODE计划”,这一项目曾被《科学》杂志评为年度十大突破之一。通过ENCODE前两个阶段,人们拿到了迄今最详细的人类基因组数据;也知道了非编码DNA80%是有活性的,而并非之前认为的“垃圾”;现在终于又在基因组功能性元件上有了重大突破。未来,ENCODE要回答的问题可能比基因组计划要难得多,毕竟,我们仅揭示了人类基因组的冰山一角。

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责任编辑: 左常睿
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