大计划揭露现代基因组分析缺点

　　

生物通报道：由来自16个国家的超过100个研究机构的数百名科研工作者合作进行的一项大型研究计划测序和比较了12种果蝇的基因组。这项计划获得的数据使研究人员对果蝇的了解前进了一大步。但是，即使是人类基因组生物学家也还是会写下这样的记录：这项计划还揭露出了他们鉴定基因过程中的明显的缺点、不足。

 

来自美国印第安纳大学的Thomas Kaufman表示，近年来研究人员已经取得了基因组研究的巨大进步，但是只靠将数据输入计算机来得到序列“真相”的方法却解决不了很多问题。这项新的大型研究告诉了我们这样一件事：当比较许多不同但相关的基因组时，你更可能“看到”深埋在所有A-C-T-G碎片中的基因。

 

本周《自然》杂志上发表的两篇该计划的研究报告，给出了这个为期四年的基因组计划的结果，并根据这些数据作出有关果蝇的一些结论。在这两篇论文的结论中隐含了这样一个观点：分析任何单个物种的基因组时，将其与相关基因组进行比较能够极大提高鉴定的效率。

 

将有超过40个“同伴”草图被公布，而每个草图则分析了12个果蝇基因组数据的一个不同的方面。

 

定位编码蛋白质的基因已经很好地完成，而留给基因组学家的问题是定位那些部分被重复中断的基因以及定位不能编码蛋白质的基因。

 

通过比较大量的基因组，这些基因会比较容易鉴定出来。对细胞或组织非常重要的基因更可能在进化中保守，也就是说它们在数百万年的突变过程中并没有发生改变。

 

研究人员表示，他们的结果证实不同种类间基因总数的表明稳定隐藏着个体基因迅速的获得和丧失。这项大型研究计划暗示出了通常只针对某个单一物种进行测序的现代基因组学分析的缺点，从而强调了比较基因组学方法的强大力量。（生物通雪花）

 

这项研究计划公布的文章主要数据：

 

由美国国立人类基因组研究所（NHGRI）资助的一个国际科研组织11月8日宣布，他们完成了12种“近亲”果蝇的基因组对比研究工作，其中有10种果蝇的基因组是首次测序。对比分析确定出了数千个新的基因和其他功能元件，并揭示了进化过程在果蝇基因组上留下的痕迹。相关论文以封面文章的形式发表于11月8日的《自然》杂志上。

 

这项最新的大规模研究由16个国家100多家研究机构的数百位科学家共同完成。在12种果蝇中，黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）和拟暗果蝇（D. pseudoobscura）的基因组是已知的，论文分别发表在2000年和2005年的《自然》杂志上。其余10种果蝇的基因组都是最新测定的，它们分别是D. sechellia，D. simulans，D. yakuba，D. erecta，D. ananassae，D. persimilis，D. willistoni，D. mojavensis，D. virilis和D. grimshawi。

 

在常人看来，盘旋于腐烂香蕉上的果蝇们没有太大的差别。的确，它们的基因组乍一眼看来确实十分相似。不过，更加细致的分析表明，黑腹果蝇和其他11个种类只共享大约77%的编码蛋白基因（约13700个）。

 

研究人员发现，果蝇基因组的不同区域进化速度也不相同，进化最快的是与果蝇味觉和嗅觉、解毒和代谢、性别和繁殖以及免疫性和防御相关的基因。这表明，果蝇基因的进化很大程度上是适应环境变化和性别选择的结果。比如，生活在印度洋岛屿上的D. sechellia果蝇由于食物来源较为单一，与味觉相关的基因损失速度是其它种类的5倍。而另一种D. willistoni果蝇是科学家发现的唯一一种没有硒蛋白（Selenoproteins，有助减少机体摄入的硒矿物质量）的动物。研究人员推测，该类果蝇可能以未知的特殊方式合成硒蛋白。

 

除了进化上的认识，研究人员还发现了数千个新的基因和功能元件。他们利用进化信号，发现了1193个新的编码蛋白序列，并且对此前报告的黑腹果蝇基因组中的414个编码蛋白序列提出了质疑。新发现的功能元件共有数百个，包括非蛋白编码基因、转录调控部分以及负责染色体结构和动力学调控的DNA序列。

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