万众瞩目《自然》首次大规模测序基因组比对

　　

生物通报道：来自麻省理工与哈佛大学Broad研究院（The Broad Institute），加州大学Santa Cruz分校，Wellcome Trust基因科学园（Wellcome Trust Genome Campus）Sanger研究院，丹麦哥本哈根大学，比利时布鲁塞尔自由大学( Universite libre de Bruxelles, ULB)等多国研究人员组成的研究小组测序分析了12种果蝇的基因组，从中揭示了基因和基因组进化的奥秘，以及识别了动物DNA中的功能性元素。这是首次进行的如此大规模的测序基因组对比，研究成果公布在11月7日的《Nature》封面上，同期配发了一组重要论文，除此之外，在《Genome Research》和其它杂志上也发表了40多篇相应的文章，引起了基因组研究领域，乃至整个生物学研究领域的轰动。

其中《Nature》配发的文章包括：

1. 中心的一篇是由“果蝇12基因组联合体”发表的关于10种果蝇基因组序列的论文。该文将10种新测序的基因组（所对应的果蝇种分别为sechellia、 simulans、 yakuba、 erecta、 ananassae、 persimilis、 willistoni、 mojavensis、 virilis 和 grimshawi）与两个以前已知的序列（分别对应黑腹果蝇D. melanogaster 和 拟暗果蝇D. pseudoobscura）进行了对比。由此获得的遗传变异数据库对关于推动物种形成的演化力的研究非常有价值（203页）；
2. 第二篇合作论文对这12个果蝇基因组序列进行了分析，以寻找在演化过程中保留下来的元素，并且报告了很多特定序列主题在保留与功能之间的关系。研究人员发现了一个精细的监管网络，其作用是识别对蛋白进行编码的基因和外显子、RNA基因、微RNA和它们的作用靶标（219页），一篇“News and Views”文章对这些基因组论文做了讨论；
3. 另外两篇研究论文利用新的基因组数据来研究基因表达：第一篇研究的是表达偏向于雄性的基因和对每个种来说独特的基因（233页）、第二篇对果蝇性染色体上的基因剂量补偿的演化进行了跟踪（238页）；
4. 四篇新的评论文章分析了关于果蝇的最新研究工作是怎样将这种在遗传上适应性很强的实验室模型动物带入激动人心的新领域的。Pierre Leopold 和Norbert Perrimon对内分泌和体内平衡方面的研究进展进行了评论，这些进展奠定了果蝇作为哺乳动物生理学、甚至人类疾病研究模型的地位（186页）；
5. Leslie Vosshall对将果蝇的神经回路和行为联系起来的重要研究工作进行了评论；John Lis对重写了教科书上关于转录和基因表达的观点的果蝇研究工作进行了评论（193页）。Claude Desplan对过去30年间果蝇研究工作的变迁进行了综述。
   （来自NatureChina）

Broad研究院，MIT CSAIL的副教授Manolis Kellis表示，“获得这许多亲缘关系如此接近的种类的测序结果，能帮助我们研究导致果蝇家族进化树形成的演化力量，并在一个系统的角度上分析果蝇基因组的功能部件。”

从一方面来说，研究人员分析了不同种类的差异有助于了解在过去100万年间，果蝇这种生物是如何进化的，这些分析揭示出，虽然果蝇基因组中许多属性实际上上保守的，但是每一种品种都有自己的独特的特征。研究发现在黑腹果蝇的大约13700个蛋白编码基因中仅有77％是与其它11种果蝇种类相同的，比如说，与环境相互作用的以及繁殖的基因表现出适应性进化（adaptive evolution），这意味着现存的生物也许具有一些生存优势。

另一方面，研究人员分析不同种类的相似性则有助于定义果蝇基因组的功能性元件，一个基因组中不会改变（保守）的部件就是经过进化后保留下来的部分，这些区域扮演着重要的角色，因此基于这些保守区域的保守程度，通过这些基因组比对就能揭示出基因组中哪些区域是功能性的。

Kellis表示，“聚焦于基因组中的这些保守区域是研究发现进化保留的一个重要的方式”，“而且通过了解这些保守区域中变异的更细微模式，我们能预测这些区域的功能作用。”
（生物通：张迪）

关于此次研究的详细数据，可以访问NHGRI资助的果蝇数据库：http://flybase.bio.indiana.edu，
关于果蝇基因组序列，也可以访问美国国立生物技术信息中心NCBI（http://www.ncbi.nlm.nih.gov）或以下两个数据库：EMBL-Bank（http://www.ebi.ac.uk/embl/index.html）和DDBJ（www.ddbj.nig.ac.jp）。

原文摘要：
Nature 450, 219-232 (8 November 2007) |
doi:10.1038/nature06340; Received 21 July 2007; Accepted 4 October 2007
Discovery of functional elements in 12 Drosophila genomes using evolutionary signatures
『Abstract』