根據(jù)一項新技術(shù)繪制的有關(guān)基因相互作用及其如何影響細胞成熟的復雜圖譜,。（圖片提供:RIKEN）
從指引干細胞的命運到?jīng)Q定我們能長多高,，人們體內(nèi)的基因作用于一個非常復雜的網(wǎng)絡。而拆解這些相互作用則是一項艱苦而繁重的工作,。如今,，一個國際合作計劃開發(fā)出的一種更為有效的綜合處理方法有望加速這一研究進程。
新的研究工作是由一家名為哺乳動物基因組功能注釋（FANTOM）的國際聯(lián)盟實施的,，該組織由日本橫濱市RIKEN Omics科學中心發(fā)起,。由基因組科學家Yoshihide Hayashizaki領(lǐng)導的研究團隊研制出了一項技術(shù)，用于計算一種基因被表達的頻率——在這一過程中,，脫氧核糖核酸（DNA）被轉(zhuǎn)錄為核糖核酸（RNA）,，后者會依次編碼一種蛋白質(zhì)。而這些蛋白質(zhì)中的大部分都能夠影響其他基因的表達,，進而最終增加或減少所形成的蛋白質(zhì)的數(shù)量,。在任何特定的時間,，上百種基因會對其他基因的活性構(gòu)成影響。但這一過程是相當復雜的,。
通過用新的軟件對這些海量數(shù)據(jù)進行篩選,，F(xiàn)ANTOM研究小組梳理出了重要的角色以及它們之間的關(guān)系。這項研究的第一個目標便是與THP-1細胞——在實驗室實驗中使用的一種人類白血病細胞系——的分化控制有關(guān)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡,。研究小組在基因組中鑒別出29857個能夠?qū)Φ鞍踪|(zhì)調(diào)節(jié)作出響應的區(qū)域,，并在分化過程中追蹤了其中6例的活性水平。
最終的結(jié)果是一個鳥巢狀的調(diào)節(jié)路徑,。這些路徑通常被認為是分等級排列的,，即在頂層的一個或少量“主基因”會形成一個影響的“小瀑布”，進而向下層的基因蔓延,。而FANTOM建立的模型則恰恰相反——調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)會促進一種基因的表達,，而在細胞到達一個新的平衡之前，另一種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)則會抑制該基因,，一個反饋回路隨即產(chǎn)生,。
并未參與FANTOM研究團隊工作的瑞典斯德哥爾摩市Karolinska研究所的分子遺傳學家Juha Kere表示，這篇新的論文“是迄今為止對于一個細胞分化事件的最為完整的研究結(jié)果”,。日本東京醫(yī)學與牙齒大學的生物信息學家Hiroshi Tanaka表示,，對于網(wǎng)絡如何活動的更為透徹的了解使得科學家能夠制造出新的細胞類型。
另外兩個與FANTOM合作的研究團隊則將這一技術(shù)使用到不同的課題上,。由Omics的生物學家Piero Carninci領(lǐng)導的一個研究小組聚焦于散布在基因組中的反轉(zhuǎn)位子如何影響RNA的形成。而由澳大利亞圣盧西亞市昆士蘭大學分子生物學家John Mattick率領(lǐng)的另一個研究小組則鑒別出了一類有關(guān)基因表達調(diào)節(jié)的新的短RNA,，但是它們的功能尚未得到證實,。
本周出版的《自然—遺傳學》雜志刊載了這3個研究小組的成果。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Nature Genetics 19 April 2009 | doi:10.1038/ng.312
Tiny RNAs associated with transcription start sites in animals
Ryan J Taft1, Evgeny A Glazov2, Nicole Cloonan1, Cas Simons1, Stuart Stephen1, Geoffrey J Faulkner1, Timo Lassmann3, Alistair R R Forrest3,4, Sean M Grimmond1, Kate Schroder1, Katharine Irvine1, Takahiro Arakawa3, Mari Nakamura3, Atsutaka Kubosaki3, Kengo Hayashida3, Chika Kawazu3, Mitsuyoshi Murata3, Hiromi Nishiyori3, Shiro Fukuda3, Jun Kawai3, Carsten O Daub3, David A Hume1,5, Harukazu Suzuki3, Valerio Orlando6,7, Piero Carninci3, Yoshihide Hayashizaki3 & John S Mattick1
Abstract
It has been reported that relatively short RNAs of heterogeneous sizes are derived from sequences near the promoters of eukaryotic genes. In conjunction with the FANTOM4 project, we have identified tiny RNAs with a modal length of 18 nt that map within -60 to +120 nt of transcription start sites (TSSs) in human, chicken and Drosophila. These transcription initiation RNAs (tiRNAs) are derived from sequences on the same strand as the TSS and are preferentially associated with G+C-rich promoters. The 5' ends of tiRNAs show peak density 10–30 nt downstream of TSSs, indicating that they are processed. tiRNAs are generally, although not exclusively, associated with highly expressed transcripts and sites of RNA polymerase II binding. We suggest that tiRNAs may be a general feature of transcription in metazoa and possibly all eukaryotes.
1 Institute for Molecular Bioscience, The University of Queensland, St. Lucia, Australia.
2 Diamantina Institute for Cancer, Immunology and Metabolic Medicine, The University of Queensland, Princess Alexandra Hospital, Woolloongabba, Australia.
3 RIKEN Omics Science Center, RIKEN Yokohama Institute, Yokohama, Kanagawa, Japan.
4 The Eskitis Institute for Cell and Molecular Therapies, Griffith University, Nathan, Australia.
5 The Roslin Institute and Royal (Dick) School of Veterinary Studies, The University of Edinburgh, Roslin, UK.
6 Dulbecco Telethon Institute, IRCCS Santa Lucia at EBRI, Rome, Italy.
7 Dulbecco Telethon Institute, IGB CNR, Naples, Italy.
