4篇Nature文章公布重大成果：三大物种表观基因组图谱

在8月28日的《自然》（Nature）杂志上，称作为modENCODE（模式生物DNA元件百科全书，Model Organism ENCylopedia Of DNA Elements）的一个多机构研究网络发布了三篇重要的论文，以前所未有的细节绘制并比较了人类和两种模式生物果蝇及线虫的基因组和表观基因组图谱。

　　

生物通报道  我们从父母处继承的基因组塑造了我们生活的许多方面。然而除了基因组，我们还有一套在发育过程被设置好的表观基因组，其是由我们DNA上的化学标记以及确定基因表达或沉默的支持蛋白所构成。我们的，以及有可能我们父母和祖父母的生活习惯和环境暴露都可以改变这一表观基因组。

这意味着我们对自身的健康负有重大的责任，并且或许可以借此诊断和治疗许多由基因表达失常而非基因突变导致的疾病。其中包括：癌症、阿尔茨海默氏症、糖尿病和许多无法治愈的、往往是破坏性的自身免疫疾病。

在8月28日的《自然》（Nature）杂志上，称作为modENCODE（模式生物DNA元件百科全书，Model Organism ENCylopedia Of DNA Elements）的一个多机构研究网络发布了四篇重要的论文，以前所未有的细节绘制并比较了人类和两种模式生物果蝇及线虫的基因组和表观基因组图谱。

研究人员发现这些物种具有许多共同的关键基因组过程，反映出它们具有共同的祖先。还详细地描述了三大物种利用蛋白质包装将DNA压缩到细胞核中去，以及通过控制对DNA的访问来控制基因组功能的一些相似途径。新研究提供了关于胚胎发育、基因调控和其他生物过程的一些新认识，对于了解人类的生物学和疾病至关重要。

在第一项研究中，由耶鲁大学生物医学信息学教授Mark Gerstein博士和其他人领导的科学家们，分析了人类、果蝇和线虫的转录组。他们利用ENCODE和modENCODE计划生成的大量基因表达数据，发现了三个物种共享的一些基因表达模式，尤其是一些发育基因。

研究人员证实，在许多方面DNA包装到细胞中的方式是相似的，并且在许多情况下，这些物种以一种协调的方式共享开启和关闭一些基因的程序。更具体地说来，他们利用了一些基因表达模式来匹配线虫和果蝇的一些发育阶段，发现它们彼此平行利用了数组基因。他们还发现一些在线虫和果蝇胚胎中特异性表达的基因，也在蝇蛹中再次表达。蛹是幼虫和成虫之间的一个中间阶段。

研究人员发现在所有三个生物中，根据一些基因启动子处染色质的某些特征就可以定量预测一些蛋白质编码基因和非编码基因的表达水平。一个基因的启动子告知了细胞机器从哪里开始将DNA复制为RNA。DNA被包装在细胞的染色质中，这种包装发生改变可以调控基因的功能。

论文的共同资深作者、劳伦斯伯克利国家实验室基因组动态部门负责人Susan Celniker 说“我们的研究结果为了解基因表达以及我们如何思考转录的作用开启了全新的世界。modENCODE帮助设立了标准，应该如何生成和编录这类数据。”

下接：Nature：“生命百科全书”项目重大成果

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

C.L. Araya et al., “Regulatory analysis of the C. elegans genome with spatiotemporal resolution,” Nature, doi:10.1038/nature13497, 2014.

A.P. Boyle et al., “Comparative analysis of regulatory information and circuits across distant species,” Nature, doi:10.1038/nature13668, 2014.

M.B. Gerstein et al., “Comparative analysis of the transcriptome across distant species,” Nature, doi:10.1038/nature13424, 2014.

J.W.K. Ho et al., “Comparative analysis of metazoan chromatin organization,” Nature, doi:10.1038/nature13415, 2014.