超百萬(wàn)人類與小鼠調(diào)控基因元件公布

科技日?qǐng)?bào)北京7月29日電 （記者張夢(mèng)然）“DNA元件百科全書”（ENCODE）計(jì)劃的第三階段公布了超過(guò)120萬(wàn)個(gè)人類與小鼠體內(nèi)調(diào)控基因的候選功能性元件。英國(guó)《自然》《自然·方法》和《自然·通訊》雜志29日公開(kāi)的14篇論文合集中，多家研究機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)描述了最新成果，使人類對(duì)基因組結(jié)構(gòu)和功能將有全新重要認(rèn)知。

“ENCODE計(jì)劃”于2003年啟動(dòng)，致力于繪制人類與小鼠基因組功能性元件的綜合圖譜。功能性元件是指編碼具有調(diào)控基因作用的分子產(chǎn)物或生化活動(dòng)的DNA區(qū)域。

在《自然》發(fā)表的一篇概述性文章中，美國(guó)麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)描述了在“ENCODE計(jì)劃”前兩個(gè)階段上擴(kuò)展增加的近6000項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)（4834項(xiàng)涉及人類樣本，1158項(xiàng)涉及小鼠樣本）。之前幾個(gè)階段的大部分研究使用的都是模型細(xì)胞系，而第三階段包含了超過(guò)1369個(gè)生物樣本來(lái)源的503種細(xì)胞或組織類型。根據(jù)“ENCODE”已經(jīng)繪制出的數(shù)百萬(wàn)個(gè)元件，研究人員還建立了一個(gè)在線注冊(cè)庫(kù)，里面包含了926535個(gè)人類和339815個(gè)小鼠的候選順式調(diào)節(jié)元件（調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的非編碼DNA區(qū)域），覆蓋到各自基因組的7.9%和3.4%。

合集中的其他論文，利用“ENCODE”的數(shù)據(jù)集揭示了決定部分功能性元件作用方式的原理。例如，美國(guó)斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)繪制了24種人類細(xì)胞類型內(nèi)染色質(zhì)（DNA與蛋白的復(fù)合物）的相互作用，發(fā)現(xiàn)不同細(xì)胞間的染色質(zhì)環(huán)狀結(jié)構(gòu)差異會(huì)影響基因表達(dá)。

研究人員還通過(guò)小鼠研究了順式調(diào)節(jié)元件在哺乳動(dòng)物產(chǎn)前發(fā)育中的調(diào)節(jié)作用�！蹲匀弧钒l(fā)表的三篇論文，報(bào)道了胎鼠在八大發(fā)育階段的具體信息。其中兩篇論文里，科學(xué)家們表明，與小鼠發(fā)育期間特定組織中有活性的部分增強(qiáng)子元件（能增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)DNA序列）同源的人類元件，存在疾病相關(guān)性遺傳突變的富集，這些結(jié)果或?yàn)樘剿髋c人類發(fā)育障礙相關(guān)的調(diào)節(jié)元件打下了基礎(chǔ)。

與《自然》同時(shí)發(fā)表的新聞與觀點(diǎn)文章中，斯坦福大學(xué)邁克爾·森德?tīng)柡屯�事指出，控制基因組調(diào)控和功能的元件密集編碼在人類基因組中，現(xiàn)在科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大量這類元件，但仍有許多影響特定細(xì)胞類型或狀態(tài)的元件有待鑒定。

總編輯圈點(diǎn)

在人類基因組計(jì)劃完成之后，人們發(fā)現(xiàn)從簡(jiǎn)單序列出發(fā)，想要知道的還有很多很多。于是，又一宏偉的跨國(guó)研究項(xiàng)目問(wèn)世——“ENCODE計(jì)劃”，這一項(xiàng)目曾被《科學(xué)》雜志評(píng)為年度十大突破之一。通過(guò)ENCODE前兩個(gè)階段，人們拿到了迄今最詳細(xì)的人類基因組數(shù)據(jù)；也知道了非編碼DNA80%是有活性的，而并非之前認(rèn)為的“垃圾”；現(xiàn)在終于又在基因組功能性元件上有了重大突破。未來(lái)，ENCODE要回答的問(wèn)題可能比基因組計(jì)劃要難得多，畢竟，我們僅揭示了人類基因組的冰山一角。