2000年科学第一突破——基因组时代的到来(下)

【字体: 时间:2000年12月24日 来源:

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测序的速度更快还因为基因竞争者们已经将他们的注意力从所有的碱基序列正确的完全的基因组,转移到绘制序列草图上,基因组草图中存在碱基甚至是整段DNA片断的缺失或位置不正确。因此尽管人第22号染色体(去年年末完成)和21号染色体(今年5月完成),以及Arabidopsis基因组(上星期发表)都已经完成了耗时的“填补”工作,其中所有的片段都按照正确的顺序进行了排列,但是大部分公众免费获得的人类基因组数据还只是草图序列,并且还正在进行最后的修补。

今年三月学术界专家和塞莱拉合作发表了最早的对未完全完成序列价值的检测之一,果蝇Drosophila melano-gaster基因组。其中大约有1200个碱基缺失的空缺,但是发表的序列提供了基因组如何工作的新观点。

果蝇计划还证明了全基因组鸟枪法测序进行大基因组测序的可能性。使用这种方法,将全基因组切成数百万个交叠片段,对这些片段进行测序,最后再重新组装成一体。微生物基因组——小于1000万碱基的测序采用的就是鸟枪法,但是直到果蝇为止,大多数的测序者一段一段地进行更大的基因组研究,将每一段再分成小片段以进行测序和组装。果蝇基因组的完成让大多数人相信,将全基因组鸟枪法与一段接一段的方法结合起来可能是解码大基因组的最有效的方法。

果蝇项目作为公众与私人合作的一个典范而受到广泛欢呼。代表了对塞莱拉公司和公众资助的国际人类基因组项目之间在人类基因组测序上的矛盾的回击。二者之间的竞争在今年春季早期时候达到了最低水平,当时在新闻界充斥着各种讽刺性的论调。但是到今年6月,二者之间的关系改善并且在白宫共同庆祝了基因组草图的接近完成。尽管两个组织实际上正在进行合作,但是他们已经同意将大约在2001年年初同时发表他们的人类基因组测序工作。期间人类基因组计划已经通过公众数据库免费公布了其测序数据,并且正在进行草图的最后完成。如果不提前的话,他们将到2003年年底完成这项工作。直到这篇论文发表,塞莱拉公司将为学术界和商业订阅者提供自己的人类基因组数据。

现在,研究者正在使用新技术同时研究许多基因或蛋白。在基因芯片上点上数千个遗传物质点,研究数千基因的同时表达,可以获得癌症异质性,衰老原因和免疫系统复杂性的新信息。另外每个人都不相同的基因标记——名为单核苷多态性,或SNPs——的数据库,将在疾病基因的寻找和某个人易于患一定疾病的评价上证明有用。

但是真正进行这些工作的不是基因,而是蛋白质。大量颇具希望的方法已经开始用于蛋白质的研究,包括由蛋白点而不是DNA点组成的微阵列。在2000年,研究者在蛋白与蛋白相互作用的研究中,让大约27个线虫蛋白的信息增值,因为它们可以提供100个其它目前还完全未知的蛋白的功能的信息。这些工作预示了蛋白质组时代的到来,在蛋白质组学鉴定和分析每个蛋白质和其结构,以及每个蛋白与蛋白之间的相互作用。

基因组学知识的爆炸也带来了某些沉重的伦理学和社会学障碍:现在还不清楚社会将如何应付增加的操作基因组的可能性,许多政府正在努力寻求一旦出现可以阅读每个人基因组的技术,如何保护个人权利。但是这些知识的诱惑力已经让这种探求无法抗拒。整个世界正在渴望人类基因组草图的发表,以及基因的描述和特性的解释。基因研究者们正在以几乎相同的热情研究许多其它生物的基因组,这将告诉我们更多有关我们自己基因组,以及我们在巨大的生命文库中的位置的大量信息。

参考文献:

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J. Heidelberg et al., "DNA Sequence of Both Chromosomes of the Cholera Pathogen Vibrio cholerae," Nature 406, 477 (3 August 2000).

——摘译自ScienceVolume 290, Number 5500, Issue of 22 Dec 2000, pp. 2220-2221.

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