人類基因組中的基因“小島”周圍是一片神秘的DNA“海洋”,。盡管這種非編碼DNA的大部分都被認(rèn)為是垃圾,，但是一些則幫助基因開啟和關(guān)閉,。在本周的Genome Research雜志上,，來自美國霍普金斯的研究人員報(bào)道說,，他們發(fā)現(xiàn)促進(jìn)遺傳疾病發(fā)生的調(diào)節(jié)性DNA部分可能比之前想象的要多,。
通過對一個(gè)神經(jīng)元發(fā)育必須基因周圍的DNA序列進(jìn)行詳細(xì)的分析,，Andrew McCallion博士領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn)，目前用于掃描基因組中調(diào)節(jié)性DNA的計(jì)算機(jī)程序會漏掉超過60％的這些重要DNA區(qū)域,。
目前的方法是通過比較親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的物種的DNA來找出調(diào)節(jié)性序列的,。這些方法的理論基礎(chǔ)是：功能上重要的區(qū)域?qū)确枪δ軈^(qū)域的相似性更強(qiáng)。研究人員解釋說,，這種方法的存在的問題是往往會將“嬰兒和洗澡水一起倒掉”了,。因此，在考慮到序列保守性是開始發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性序列的好方法的同時(shí),，全面了解我們的基因組還需要其他方法來找出遺失的調(diào)節(jié)性成份,。
McCallion推測，用序列保守性方法會忽略掉一些調(diào)節(jié)性DNA,，為了知道丟掉了多少,，他就以phox2b基因作為了研究靶標(biāo)。他之所以選擇這個(gè)基因是因?yàn)樗某叽巛^小并且他的研究方向是在神經(jīng)發(fā)育領(lǐng)域,，而phox2b基因與形成與壓力應(yīng)答的大腦和控制消化系統(tǒng)的神經(jīng)元有關(guān)的大腦區(qū)域有關(guān),。
研究人員將phox2b基因周圍的DNA序列切割成小碎片，然后將每個(gè)碎片和熒光蛋白基因一同插入到斑馬魚胚胎中,。如果一個(gè)phox2b片段是調(diào)節(jié)性成份,，那么它會使熒光蛋白質(zhì)發(fā)光。通過觀察發(fā)育中的斑馬魚胚胎,，研究人員就能夠觀察到哪些片段是調(diào)節(jié)因子,。
研究組總共發(fā)現(xiàn)了17個(gè)離散的DNA片段能使斑馬魚的特定細(xì)胞發(fā)光。接著,，他們又利用五種常用的序列保守性計(jì)算機(jī)分析程序來分析phox2b基因周圍的完整區(qū)域,。結(jié)果，常用方法只鑒定出了他們所確定的調(diào)節(jié)性成份中的29％到60％的DNA片段,。
研究人員表示,，他們的數(shù)據(jù)支持了近期NIH（美國衛(wèi)生研究院，生物谷注）的DNA元件百科全書計(jì)劃,，這項(xiàng)研究計(jì)劃暗示出許多與調(diào)節(jié)性蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA序列事實(shí)上在種間是非保守的,。目前，McCallion正在著手進(jìn)行一項(xiàng)更大型的神經(jīng)元基因研究,。
“DNA元件百科全書”計(jì)劃（Encyclopedia of DNA Elements,，簡稱ENCODE）曾在今年發(fā)表了一系列重要文章，挑戰(zhàn)了關(guān)于人類基因組的傳統(tǒng)理論，即人類基因藍(lán)圖不是由孤立的基因和大量“垃圾DNA片段”組成的,，而是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),，單個(gè)基因、調(diào)控元件以及與編碼蛋白無關(guān)的其他類型的DNA序列一道,，以交疊的方式相互作用,，共同控制著人類的生理活動。
ENCODE計(jì)劃產(chǎn)生了許多令人驚訝的發(fā)現(xiàn),，為未來進(jìn)一步認(rèn)識整個(gè)人類基因組的功能藍(lán)圖開辟了道路?？茖W(xué)共同體有必要重新考慮長期以來對于基因和基因組功能的認(rèn)識,，這將對與人類疾病相關(guān)的基因序列研究產(chǎn)生重大的影響。
