《基因组研究》：调节DNA意外的多

人类基因组中的基因“小岛”周围是一片神秘的DNA“海洋”。尽管这种非编码DNA的大部分都被认为是垃圾，但是一些则帮助基因开启和关闭。在本周的Genome Research杂志上，来自美国霍普金斯的研究人员报道说，他们发现促进遗传疾病发生的调节性的DNA部分可能比之前想象的要多。

　　

生物通报道：人类基因组中的基因“小岛”周围是一片神秘的DNA“海洋”。尽管这种非编码DNA的大部分都被认为是垃圾，但是一些则帮助基因开启和关闭。在本周的Genome Research杂志上，来自美国霍普金斯的研究人员报道说，他们发现促进遗传疾病发生的调节性DNA部分可能比之前想象的要多。

 

通过对一个神经元发育必须基因周围的DNA序列进行详细的分析，Andrew McCallion博士领导的研究组发现，目前用于扫描基因组中调节性DNA的计算机程序会漏掉超过60％的这些重要DNA区域。

 

目前的方法是通过比较亲缘关系较远的物种的DNA来找出调节性序列的。这些方法的理论基础是：功能上重要的区域将会比非功能区域的相似性更强。研究人员解释说，这种方法的存在的问题是往往会将“婴儿和洗澡水一起倒掉”了。因此，在考虑到序列保守性是开始发现调节性序列的好方法的同时，全面了解我们的基因组还需要其他方法来找出遗失的调节性成份。

 

McCallion推测，用序列保守性方法会忽略掉一些调节性DNA，为了知道丢掉了多少，他就以phox2b基因作为了研究靶标。他之所以选择这个基因是因为它的尺寸较小并且他的研究方向是在神经发育领域，而phox2b基因与形成与压力应答的大脑和控制消化系统的神经元有关的大脑区域有关。

 

研究人员将phox2b基因周围的DNA序列切割成小碎片，然后将每个碎片和荧光蛋白基因一同插入到斑马鱼胚胎中。如果一个phox2b片段是调节性成份，那么它会使荧光蛋白质发光。通过观察发育中的斑马鱼胚胎，研究人员就能够观察到哪些片段是调节因子。

 

研究组总共发现了17个离散的DNA片段能使斑马鱼的特定细胞发光。接着，他们又利用五种常用的序列保守性计算机分析程序来分析phox2b基因周围的完整区域。结果，常用方法只鉴定出了他们所确定的调节性成份中的29％到60％的DNA片段。

 

研究人员表示，他们的数据支持了近期NIH（美国卫生研究院，生物通注）的DNA元件百科全书计划，这项研究计划暗示出许多与调节性蛋白质结合的DNA序列事实上在种间是非保守的。目前，McCallion正在着手进行一项更大型的神经元基因研究。

 

“DNA元件百科全书”计划（Encyclopedia  of  DNA  Elements，简称ENCODE）曾在今年发表了一系列重要文章，挑战了关于人类基因组的传统理论，即人类基因蓝图不是由孤立的基因和大量“垃圾DNA片段”组成的，而是一个复杂的网络系统，单个基因、调控元件以及与编码蛋白无关的其他类型的DNA序列一道，以交叠的方式相互作用，共同控制着人类的生理活动。  

ENCODE计划产生了许多令人惊讶的发现，为未来进一步认识整个人类基因组的功能蓝图开辟了道路。科学共同体有必要重新考虑长期以来对于基因和基因组功能的认识，这将对与人类疾病相关的基因序列研究产生重大的影响。 （生物通杨遥）