Nature等十多篇文章公布小鼠ENCODE重大成果

由冷泉港实验室(CSHL)的Professor Thomas R. Gingeras和西班牙巴塞罗那基因组调控中心的Roderic Guigo领导的一个国际研究小组，鉴别出了人类和小鼠中表达水平在相对限制的范围内变化的6600个基因。

　　

生物通报道  由冷泉港实验室(CSHL)的Thomas R. Gingeras和西班牙巴塞罗那基因组调控中心的Roderic Guigo领导的一个国际研究小组，鉴别出了人类和小鼠中表达水平在相对限制的范围内变化的6600个基因。

他们发现，这种表达限制与它们基因序列的相似程度无关。不论细胞的类型，这6600个基因代表了在两个物种的全部组织细胞中通常活化的整套基因中大约三分之一的基因。研究人员说，这项研究提供的新信息将继续帮助使小鼠成为研究人类疾病和生物学的极好模式生物。

Gingeras说：“我们发现，进化相当狭窄地限制了这6600个基因的表达水平，我们认为这反映了这些特殊的基因对于两个物种中所有组织中所有细胞的运作均至关重要。进化告诉了我们：不管在何种细胞类型中表达，这些基因需要限制它们的表达变化——变化增大将会高度损害基本的细胞日常运作。细胞需要这些基因在一个相对狭窄的范围内运转确保正常地发挥功能。”

该研究小组鉴别出的这6600个基因在小鼠和人类中已进化至，不论是在乳腺组织或肺组织中；也不论是在上皮细胞或神经细胞中，其表达在大约100倍的范围内变化。而剩余的三分之二的表达基因则能够在10万倍以上的范围改变它们的表达。

此外，Gingeras和合作者们还发现当比较从鸡到人类6种极为不同的动物物种时，它们仍然共同有2500个基因的表达严格地限制在相同的狭窄范围内。科学家们说，这表明了这种调控机制在进化上非常古老，因此极为重要。

这些出现在《自然》（Nature）杂志的一篇研究论文中，并且当前公布在生命科学预印本网站biorxiv.org上的研究结果，是小鼠ENCODE（DNA元件百科全书）项目在几家科学期刊上发布的大量最新研究工作的一个组成部分。这一国际团体在今天发布于《自然》（Nature）杂志上的4篇研究论文中报告了一些共享研究结果。这项研究工作调查了参与调控小鼠和人类基因组的一些遗传和生物化学程序。

同时，该团体还发现了一些强有力的线索解释为什么小鼠中的一些过程和系统，例如免疫系统、代谢和应激反应会与人类如此的不同。基于多年的小鼠和基因调控研究，他们开发出了一种资源来帮助科学家们更好地理解小鼠和人类之间的相似和不同之处如何书写在它们的基因组中。

这些研究结果有可能从整体上提供了，有关基因调控和对哺乳动物生物学至关重要的其他一些系统的新见解。他们还提供了一些新信息确定何时以及在哪些细胞类型和组织中，小鼠是研究人类生物学和疾病的适当模型，并且有可能帮助解释它的某些局限性。这事实上是Gingeras和同事们在新论文中报告的这项研究工作的意义之一。

所有这些新发布的研究结果都来自于小鼠ENCODE项目。小鼠ENCODE项目是人类ENCODE计划的延伸（延伸阅读：Nature：十年探索，编写人类的百科全书 ）。ENCODE正在构建一张人类基因组中功能性元件的综合目录。这些元件包括编码蛋白质的基因、非蛋白质编码基因，和一些控制哪些基因以及何时开启或关闭的调控元件。ENCODE和小鼠ENCODE项目得到了美国国立卫生研究院(NIH)下属国家人类基因组研究院(NHGRI)的支持。

NHGRI主任Eric Green博士说：“长期以来小鼠都是生物学研究模型的一个支柱。这些研究结果提供了有关小鼠基因组运作机制的丰富信息，并为科学家们更深入地了解小鼠和人类生物学奠定了基础。小鼠ENCODE数据集对于研究团体是一个非常有用的资源。”

除了Nature，还有十多篇相关的研究已经或是即将发布在Genome Research、Genome Biology和Blood等期刊杂志上。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

A comparative encyclopedia of DNA elements in the mouse genome.Nature  515, 355–364 (20 November 2014) doi:10.1038/nature13992

Topologically associating domains are stable units of replication-timing regulation.Nature  515, 402–405 (20 November 2014) doi:10.1038/nature13986

Conservation of trans-acting circuitry during mammalian regulatory evolution.Nature  515, 365–370 (20 November 2014) doi:10.1038/nature13972

Principles of regulatory information conservation between mouse and human.Nature  515, 371–375 (20 November 2014) doi:10.1038/nature13985