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发布时间:2019-11-29 12:09:41 阅读: 来源:合成导热油厂家

科学网-《自然》:重新认识人类基因组

继 人类基因组计划 后最大的国际合作计划之一 DNA元件百科全书 计划(Encyclopedia of DNA Elements,简称ENCODE)日前发表了一系列重要文章,挑战了关于人类基因组的传统理论,即人类基因蓝图不是由孤立的基因和大量 垃圾DNA片段 组成的,而是一个复杂的网络系统,单个基因、调控元件以及与编码蛋白无关的其他类型的DNA序列一道,以交叠的方式相互作用,共同控制着人类的生理活动。ENCODE计划产生了许多令人惊讶的发现,为未来进一步认识整个人类基因组的功能蓝图开辟了道路。科学共同体有必要重新考虑长期以来对于基因和基因组功能的认识,这将对与人类疾病相关的基因序列研究产生重大的影响。ENCODE团队是由美国国立人类基因组研究所(National Human Genome Research Institute,简称NHGRI)组织成立的,包括全世界11个国家80家科研机构35个小组的研究人员。该团队在6月14日的《自然》发表一篇重要论文,并在6月的《基因组研究》(Genome Research)上发表了28篇相关论文,报道了他们4年来努力的成果,即通过建立一个目录,详尽地描述1%人类基因组的全部生理功能基础。NHGRI主任Francis S. Collins表示, 这是人类生物学上的一个里程碑。 不过,这部分工作是整个ENCODE计划的一个试验项目,目的是考察建立整个人类基因组生物功能详细目录的可行性。2003年人类基因组计划的完成仅仅标志着,人类向着利用基因信息诊断、治疗和预防疾病的目标迈出了重要的第一步。这就好比我们只得到了人体的 使用手册 ,但是如果要将这份手册用于疾病诊断和治疗,我们必须读懂这份手册。近年来基因研究已经取得了巨大进展。不过,到现在为止,这些研究主要还集中在编码蛋白的特定基因上,而它们所占的比例不到整个人类基因组的2%。ENCODE计划首次系统地研究了所有类型的功能元件的位点和组织方式。ENCODE计划的研究对象包括:编码蛋白基因、非编码蛋白基因、调控区域、染色体结构维持和调节染色体复制动力的DNA元件。到目前为止,ENCODE计划主要集中研究了44个靶标,共3000万个DNA碱基对。负责该计划数据整合和分析工作的欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory)主任Ewan Birney说, 我们的结论揭示了有关DNA功能元件构成的重要原理,为从DNA转录到哺乳动物进化的一切过程提供了新的认识。 研究发现,人类基因组中的大多数DNA都会转录成RNA,这些副本会普遍交迭。因此,人类基因组实际上是一个非常复杂的网络,所谓的无用基因实际上非常少。基因只不过是众多具有特定功能的DNA序列类型之一。科学家们在基因之外的调控区域新发现了4491个转录启动位点,这一数字超过了已知基因的10倍。这些都挑战了长期以来的观点,即基因组中的基因是孤立的,同时,新的发现也支持了人类基因数量应该超过3万个的看法。ENCODE计划的另一个巨大成就就是对哺乳动物基因组进化的认识。传统理论认为,与生理功能相关的重要DNA序列往往位于基因组中的 进化限制 (evolutionary constraint)区域,它们在物种进化过程中更容易保存下来。但是,最新的研究表明,大约一半人类基因组中的功能元件在进化过程中,不会受到很大限制。科学家认为,哺乳动物缺乏 进化限制 这一点很可能意味着,许多物种的基因组都囊括了大量的包括RNA转录副本在内的功能元件,在进化过程中,这些功能元件成了基因 仓库 。此次ENCODE计划的成果亮点还包括:确定了许多之前不为人知的DNA转录启动位点;推翻了传统观点的认识,调控区域也有可能位于DNA转录启动位点的下游;确定了组蛋白(histones)变化的特定标记;加深了人们对组蛋白改变协调DNA复制的理解。ENCODE数据的主要门户网为:www.genome.ucsc.edu/ENCODE原始数据的门户网为:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/geo/info/ENCODE.html和http://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/关于ENCODE团体的信息,请登陆www.genome.gov/ENCODE(科学网 任霄鹏/编译)更多阅读(英文)《自然》论文摘要《自然》News Views 报道摘要NIH网站报道全文

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