科學(xué)家們已機(jī)械性地大量生產(chǎn)有關(guān)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(xué)制品清單(大約多如747飛機(jī)的零件清單),,科學(xué)家們?nèi)找鎸⒆⒁饬D(zhuǎn)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(xué)院(MIT)及懷特海德生物醫(yī)學(xué)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(xiàn)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(xué)研究所成員兼MIT生物學(xué)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(xué)研究所特別研究員Ernest Fraenkel及MIT電機(jī)暨計算機(jī)科學(xué)系(Department of Electrical Engineering and Computer Science)教授David Gifford一起領(lǐng)導(dǎo)該包括20名研究人員的團(tuán)隊,。(Fraenkel也與MIT計算機(jī)科學(xué)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(guān)鍵是,,也通稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcription factors)的基因調(diào)節(jié)素(regulators)。這些細(xì)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?qū)a(chǎn)生的蛋白質(zhì)數(shù)量,。諸多疾病(諸如糖尿病及癌癥)與突變的基因調(diào)節(jié)器有所關(guān)聯(lián),這是科學(xué)家們?yōu)楹文敲锤信d趣于基因調(diào)節(jié)素的原因之一,。
問題是這些調(diào)節(jié)素很少于任何生物中被確認(rèn)過,。探尋調(diào)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(diào)節(jié)素不易找著,。調(diào)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(diào)節(jié)素,可能花上好幾年,。
該懷特海德生物醫(yī)學(xué)研究所與MIT的團(tuán)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(diào)節(jié)素精確滯留處所的方法報告,。
結(jié)果,,科學(xué)家們已能著手了解基因及其調(diào)節(jié)素如何相互?傳遞信息,?,。據(jù)Fraenkel所言,確知這些信息傳遞模式,,就了解從傳染性疾病到復(fù)制等一切事物,,終將具有深遠(yuǎn)的影響。
為了窺知這些細(xì)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(xì)胞并使其全數(shù)經(jīng)受十幾種滋養(yǎng)物,、化學(xué)品及溫度等的環(huán)境,。Harbison宣稱:他們試圖提供酵母細(xì)胞于其天然生境可能遭遇的不同狀況。
反應(yīng)環(huán)境狀況時,,基因調(diào)節(jié)素才現(xiàn)身并起其作用,,不過并非全然地對同類的境況作出反應(yīng)。令這些細(xì)胞穿過一系列的刺激物是激發(fā)所有調(diào)節(jié)素的方法,?該法可說是,,到處尋覓,而后一旦調(diào)節(jié)素現(xiàn)身,,即刻進(jìn)行逮住,。
其后,Harbison將與這些調(diào)節(jié)素有所關(guān)聯(lián)的基因片斷,,放置于一連串的微數(shù)組(microarrays:容納數(shù)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(shù)據(jù)與來自其它種酵母菌的數(shù)據(jù)整合在一起,以找尋精確滯留點的計算機(jī)算法,。
接下來的挑戰(zhàn)是按比例調(diào)整(scale)該平臺,,以便能應(yīng)付這些研究人員正準(zhǔn)備進(jìn)行研究的人類細(xì)胞。即使酵母基因體的203種調(diào)節(jié)素與人類細(xì)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(gòu)想與技術(shù),。