功能基因组学：新程序检测被忽略的启动子和起始片段

　　

    [生物通消息] 为使基因研究广泛用于各种研究目的例如诊断和治疗，科学家们利用计算机程序来分析DNA序列。这些程序可以揭示基因在 庞大和复杂的遗传图谱上的位置。

    虽然常规程序可以轻松检测大多数基因的组成部分，但在检测两个重要元件——基因起始部位和临近的开关基因 的启动子时，却不管用了。

    现在，冷泉港实验室生物信息学研究小组的研究人员们开发出一个尤其适用于寻找这些起始片段和 启动子的计算机程序。虽然这个程序专门设计用于检测人类基因组序列中的这些特点，但它也可以用于诠释其它哺乳动物的基因组。

    该程序名为“第一外显子探测者（First Exon Finder，FirstEF）”，由Michael Zhang和他的同事设计。描述该程序的文章发表在2001年12月期的《自然遗传学》（Nature Genetics）上。

    Zhang表示：“FirstEF是第一个可以稳定精确检测以前极难发现的基因片段的程序，这有点象挖掘埋藏已久的宝藏。”

    Zhang所指的这些基因片段指的是基因起始的部分，即所谓的“没有编码功能的第一外显子（noncoding first exons）”。由于它们不编码产生蛋白质，因而也就无法通过依赖于DNA编码蛋白形式的常规计算机程序检测到。

    相反，FirstEF却可以识别5个其它的DNA“信号”，它们暴露基因中第一外显子的存在和位置。Zhang表示，这些泄密遗传信号的生物学 功能还不清楚。“但它们真实存在，也许有一天生物学可以解释它们存在的秘密。”其中一个信号是重复出现的GC片断。

    尽管这些第一外显子不编码蛋白质，但它们却是基因结构和功能的必要组成。因此，检测非编码外显子的能力对于想要研究基因在生物学和生物医学中的广泛用途的科学家们而言，至关重要。

   “Michael Zhang取得的研究成果非常令人振奋。”加州大学的一名研究生James Kent说。Kent自己设计的计算机程序名为“GigAssembler"，当他去年6月份用该程序创造出世界上第一个也是当前唯一公开的人类基因组序列汇编时，曾引起基因组研究领域的一片轰动。Kent希望FirstEF能够加入他设计的人类基因组浏览器（Human Genome Browser）中。

    当Zhang用FirstEF分析人类21和22号染色体上的DNA序列时，他发现程序能够正确查明90％已知第一外显子在这两条染色体上的精确位置。Zhang表示，FirstEF的灵敏度几乎要比DoubleTwist公司和Genomatix Software GmbH的程序——“启动子巡察者（PromoterInspector）”高一倍。Zhang 是作为一名博士后研究人员加入Ramana Davuluri (现为俄亥俄州立大学教员）Ivo Grosse的研究计划的。

    Zhang和他的同事用FirstEF分析了人类全长基因组。他们识别了将近68,000个第一外显子。研究结果并不意味着人类就有68,000个左右的基因，因为一个基因 有时可以有两个可供选择的外显子。而且 ，一个生物体基因组内基因的总数取决于组成基因的其它微妙的信息。不过，Zhang认为人类基因应该有50,000到60,000个左右，以前30,000到40,000的估计数字太少了。

    FirstEF运行方式的一个“额外红利”就是它不仅识别了基因的第一外显子，同时也还有基因的开关－－启动子。

   “当前DNA研究的一大瓶颈就是如何发现基因的启动子。由于基因的启动子与第一个外显子有关，FirstEF可谓是一箭双雕。”Zhang说。本文由《基因组学与遗传学周刊》（Genomics & Genetics Weekly ）编辑。

生物通摘译自BIOVIEW.COM2001-12-27，版权所有转载请注明出处