基因組學(xué)研究至今,，科學(xué)家們已經(jīng)破譯了大量的基因組信息,。他們對(duì)這些信息進(jìn)行了分類、分析和比較等研究,，目前公共數(shù)據(jù)庫種已經(jīng)收錄了239個(gè)細(xì)菌完整的基因組信息,。
與此同時(shí)，美國基因組研究所(TIGR,，The Institute for Genome Research）的科學(xué)家們得到了一個(gè)令人吃驚的結(jié)果——"基因組數(shù)量可能是無限的",。借助于強(qiáng)大的比較基因組學(xué)和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行研究后，TIGR的科學(xué)家們稱從來沒有哪位研究人員充分且全面地描述過一些細(xì)菌或病毒,，因?yàn)樗鼈兊幕蚪M是無限的,。
對(duì)物種DNA的一條鏈進(jìn)行測(cè)序后，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些具有重要意義的新基因,。當(dāng)對(duì)另一條鏈測(cè)序時(shí),，他們還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多新基因。因此,，基因組是無限的,。
當(dāng)世界科研人員研究某個(gè)生物體的多條鏈時(shí)，TIGR的科學(xué)家在做深入的研究,，他們?cè)噲D對(duì)一些特定物種的基因進(jìn)行量化,。在描繪細(xì)菌物種的時(shí)候到底需要多少基因組呢？
為了找到這個(gè)問題的答案,，上周,，TIGR科學(xué)家Hervé Tettelin等在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)的網(wǎng)絡(luò)版中發(fā)表了該研究結(jié)果。在研究中，他們比較了同種細(xì)菌的8個(gè)獨(dú)立基因組序列后發(fā)現(xiàn),，無乳鏈球菌也就是B群鏈球菌(GBS)導(dǎo)致新生兒感染和個(gè)體的免疫錯(cuò)誤,。
分析這8個(gè)GBS基因組，研究人員還驚奇地發(fā)現(xiàn)存在一系列連續(xù)的多樣性,。平均每個(gè)GBS鏈上含有有1806個(gè)基因,，其中包含每條鏈或多條鏈上缺少的439個(gè)基因。此外,，研究的數(shù)學(xué)模型也顯示出特定基因還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn),，即使是數(shù)以千計(jì)的基因組測(cè)序已經(jīng)完成。在對(duì)每一條新鏈測(cè)序后,，GBS的"pan-genome"平均增加33個(gè)新基因,。不過，研究人員驚奇地發(fā)現(xiàn)他們還不能完全掌握這些物種的信息,，因?yàn)樗麄儚膩矶疾恢阑蚪M的多樣性如此巨大,。
為了解釋這些微生物基因組的無限性，Tettelin和他的同事們計(jì)劃通過"pan-genome"來描述一個(gè)物種：也就是核心基因組的總數(shù),，包括DNA鏈上缺少的基因和獨(dú)特的基因,。
pan-genome這個(gè)概念是分子生物學(xué)的反映，許多重要的病原體（包括TIGR研究的那些流感,、衣原體和腸胃?jìng)魅疚铮┌囟ɑ蚪M的多條鏈,。通過pan-genome來研究這些微生物，科學(xué)家能更好地了解新的病原體是如何進(jìn)行侵染的,，還能對(duì)特殊情況進(jìn)行靶向治療,。方法之一是將物種的核心基因組聚集起來，同時(shí)研究人員可能排除一個(gè)核心基因組,，搜尋一些邊緣取代基因,，邊緣基因可以解釋為什么特定鏈具有獨(dú)一無二的活性。
TIGR的科學(xué)家說pan-genome這個(gè)概念也強(qiáng)調(diào)了對(duì)基因組的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的局限性,，研究人員通常用一種"類型"的基因組來描述物種,。一般情況下，在自然或?qū)嶒?yàn)室條件下很容易獲得特異的,、典型的基因組,。隨后科學(xué)家在公共數(shù)據(jù)庫中選擇已知的基因組來搜尋藥物靶、解釋生態(tài)位以及繪制進(jìn)化圖,。那么如何做才能讓這些微生物基因組更好地反映事實(shí)呢,？
比較基因組學(xué)開始發(fā)展的時(shí)候，TIGR的專家提高了對(duì)泛基因組（pan-genomes）的注意力,。不過現(xiàn)在仍然存在很多問題，盡管一些微生物如GBS有無窮的泛基因組，但其它物種的泛基因組卻極為有限,。比較分析炭疽桿菌的8個(gè)樣本,，Tettelin等發(fā)現(xiàn)只有4個(gè)基因組能充分表現(xiàn)出它們各自的泛基因組。
這些結(jié)果吸引了科研人員對(duì)進(jìn)化研究更多的注意力,，他們期待更為深入地了解特定物種的多樣性及其發(fā)生機(jī)理,。
來源：http://www.eurekalert.org/pub_releases/2005-09/tifg-rpi092205.php
原始出處：
Tettelin H, Masignani V, Cieslewicz MJ, Donati C, Medini D, Ward NL, Angiuoli SV, Crabtree J, Jones AL, Durkin AS, Deboy RT, Davidsen TM, Mora M, Scarselli M, Margarit Y Ros I, Peterson JD, Hauser CR, Sundaram JP, Nelson WC, Madupu R, Brinkac LM, Dodson RJ, Rosovitz MJ, Sullivan SA, Daugherty SC, Haft DH, Selengut J, Gwinn ML, Zhou L, Zafar N, Khouri H, Radune D, Dimitrov G, Watkins K, O'connor KJ, Smith S, Utterback TR, White O, Rubens CE, Grandi G, Madoff LC, Kasper DL, Telford JL, Wessels MR, Rappuoli R, Fraser CM. Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial "pan-genome"
Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Sep 19
有關(guān)泛基因組pan-genome的進(jìn)展
Maione D, Margarit Y Ros I, Rinaudo D, Masignani V, Mora M, Scarselli M, Tettelin H, Brettoni C, Iacobini ET, Rosini R, D’Agostino N, Miorin L, Buccato S, Mariani M, Galli G, Nogarotto R, Nardi VD, Vegni F, Fraser C, Mancuso G, Teti G, Madoff L, Paoletti L, Rappuoli R, Kasper DL, Telford JL, and G Grandi. Identification of a universal vaccine against group B Streptococcus by screening of the bacterial pan-genome. Science. 2005. 309:148-150
DNAPrint launches pan-genome screening platform ADMIXMAP
Expert Rev Mol Diagn. 2003 Jan;3(1):9-10
