科學家們已機械性地大量生產有關真菌類到狗狗等各樣生物的基因體序列,,因而他們不可能很快地放松任何時間。不過,,由于基因體序列稍多于固定的化學制品清單(大約多如747飛機的零件清單),,科學家們日益將注意力轉向了解活生物如何使其基因起作用。
使用酵母菌作為試驗研究范疇(ground),,麻省理工學院(MIT)及懷特海德生物醫(yī)學研究所的研究人員,已首度揭露整個基因體的一切控制要素,,此研究發(fā)現可能很快衍生出了解人類健康與疾病的新方法,。懷特海德生物醫(yī)學研究所成員兼MIT生物學教授的Richard Young宣稱:其實這是人類基因體研究上的下一階段。
Young與懷特海德生物醫(yī)學研究所特別研究員Ernest Fraenkel及MIT電機暨計算機科學系(Department of Electrical Engineering and Computer Science)教授David Gifford一起領導該包括20名研究人員的團隊,。(Fraenkel也與MIT計算機科學暨人工智能實驗室(Computer Science and Artificial Intelligence Lab)合作,;Young及Gifford擁有the Broad Institute的任命),。
了解基因體如何受控制的關鍵是,也通稱為轉錄因子(transcription factors)的基因調節(jié)素(regulators),。這些細小分子間歇地滯留于DNA上靠近某特定基因的地區(qū),,而后開啟那基因。這些分子也會影響那基因將產生的蛋白質數量,。諸多疾病(諸如糖尿病及癌癥)與突變的基因調節(jié)器有所關聯(lián),,這是科學家們?yōu)楹文敲锤信d趣于基因調節(jié)素的原因之一。
問題是這些調節(jié)素很少于任何生物中被確認過,。探尋調節(jié)素滯留的處所是確定其作用所不可或缺的,,而困難點就在于基因調節(jié)素不易找著。調節(jié)素通常僅滯留于一小段的DNA上,,起其作用后再度移開,。然而使用傳統(tǒng)的實驗室器材,于龐大的基因體中僅探尋某基因調節(jié)素,,可能花上好幾年,。
該懷特海德生物醫(yī)學研究所與MIT的團隊,于2004年9月2日版的《自然(Nature)》期刊中,,發(fā)表了一種掃瞄整個基因體并快速確定這些調節(jié)素精確滯留處所的方法報告,。
結果,科學家們已能著手了解基因及其調節(jié)素如何相互,?傳遞信息,?。據Fraenkel所言,,確知這些信息傳遞模式,,就了解從傳染性疾病到復制等一切事物,終將具有深遠的影響,。
為了窺知這些細胞的交流,,來自Young之實驗室的研究生Chris Harbison及來自Fraenkel之實驗室的博士后研究員Ben Gordon,以幾種新的電算方法(computational methods)組合了若干最新的生物工具(biological tools),。
Harbison采用酵母細胞并使其全數經受十幾種滋養(yǎng)物,、化學品及溫度等的環(huán)境。Harbison宣稱:他們試圖提供酵母細胞于其天然生境可能遭遇的不同狀況,。
反應環(huán)境狀況時,,基因調節(jié)素才現身并起其作用,不過并非全然地對同類的境況作出反應,。令這些細胞穿過一系列的刺激物是激發(fā)所有調節(jié)素的方法,?該法可說是,到處尋覓,,而后一旦調節(jié)素現身,,即刻進行逮住,。
其后,Harbison將與這些調節(jié)素有所關聯(lián)的基因片斷,,放置于一連串的微數組(microarrays:容納數千DNA片斷之小若一角大小般的硅或玻璃芯片)上,。這使Harbison得以提出諸多概略位置的一覽表。Gordon及Fraenkel研發(fā)出若干將Harbison的數據與來自其它種酵母菌的數據整合在一起,,以找尋精確滯留點的計算機算法,。
接下來的挑戰(zhàn)是按比例調整(scale)該平臺,以便能應付這些研究人員正準備進行研究的人類細胞,。即使酵母基因體的203種調節(jié)素與人類細胞中約2000種有很大差距,,Young闡明:目前他們已擁有著手譯解人類基因體的構想與技術。