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來自賓州大學(xué)的研究人員取得了一項(xiàng)里程碑式的研究新發(fā)現(xiàn):他們發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄起始的位點(diǎn),,從而為解析基因組“暗物質(zhì)”的起源邁出了重要的一步,。這一研究成果公布在9月18日的《Nature》雜志上,這將有助于分析復(fù)雜疾病特征所在的確切位置,。
來自賓州大學(xué)的研究人員取得了一項(xiàng)里程碑式的研究新發(fā)現(xiàn):他們發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄起始的位點(diǎn),,從而為解析基因組“暗物質(zhì)”的起源邁出了重要的一步。這一研究成果公布在9月18日的《Nature》雜志上,,這將有助于分析復(fù)雜疾病特征所在的確切位置,。
所謂基因組“暗物質(zhì)”,其實(shí)就是基因組中的非編碼RNA——不包含用于制造蛋白質(zhì)的版圖,構(gòu)成了超過95%的人類基因組,。之前的研究認(rèn)為,,非編碼RNA不編碼蛋白質(zhì),屬于“垃圾”RNA,。而隨著研究的深入,,科學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn),非編碼RNA含有豐富的信息,,是生命體中有待探索的“暗物質(zhì)”,。目前已發(fā)現(xiàn)很多非編碼RNA具有的重要生物學(xué)功能。同時(shí),,越來越多的證據(jù)表明,,一系列重大疾病的發(fā)生發(fā)展與非編碼RNA調(diào)控失衡相關(guān)。
在這篇文章中,,來自賓州大學(xué)分子生物學(xué)系的B. Franklin Pugh教授,,以及博士后研究員Bryan Venters(目前任職于范德比爾特大學(xué))等人發(fā)現(xiàn)了人類基因組中相同類型位置上基本上所有編碼和非編碼RNA起始點(diǎn),這將有助于查明復(fù)雜疾病特征所在的確切位置,,因?yàn)樵S多疾病的遺傳起始位點(diǎn)位于基因組編碼區(qū)域以外,。
研究人員首先分析轉(zhuǎn)錄起始的位點(diǎn),這是基因翻譯成蛋白的*步,。“在轉(zhuǎn)錄過程中,,DNA通過RNA聚合酶,形成RNA,,后者是一種單鏈遺傳物質(zhì),,科學(xué)家們認(rèn)為RNA是地球上出現(xiàn)DNA之前的遺傳物質(zhì)。然后通過再經(jīng)過多個(gè)步驟,,基因表達(dá)成蛋白”,,Pugh解釋道。
并且他還補(bǔ)充說,,在他們尋找轉(zhuǎn)錄起始所在之處的研究期間,,其他一些科學(xué)家也在直接分析RNA,,但是Pugh和Venters則是去分析在人類染色體上,,啟動(dòng)非編碼RNA起始轉(zhuǎn)錄的蛋白定位在哪里。
“我們之所以采取這種方式,,是因?yàn)樵S多RNA在制造出來后就立即被降解了,,這令我們防不勝防,”Pugh說,,“因此我們沒有去尋找轉(zhuǎn)錄的RNA產(chǎn)物,,而是尋找制造RNA的‘起始機(jī)器’。這種機(jī)器組裝RNA聚合酶,制造RNA,,并zui終翻譯成蛋白質(zhì)”,。
結(jié)果令Pugh和Venters感到吃驚的是,他們發(fā)現(xiàn)了16萬個(gè)這樣的“起始機(jī)器”,,但人類總共也才大約3萬個(gè)基因,。
“這一發(fā)現(xiàn)十分重要,要知道實(shí)際上我們在基因位點(diǎn)處發(fā)現(xiàn)的‘起始機(jī)器’只有不到1萬個(gè),,而且細(xì)胞中大多數(shù)基因處于被關(guān)閉狀態(tài),,它們一般都沒有用到這些機(jī)器。”
對于余下的15個(gè)起始機(jī)器,,Pugh和Venters還沒有找到它們的歸屬,,這些機(jī)器的作用依然待定。“這些與基因沒有關(guān)聯(lián)的起始機(jī)器顯然是活躍的,,因?yàn)樗鼈兡苤圃霷NA,,科學(xué)家們也在發(fā)現(xiàn)RNA片段的同時(shí)發(fā)現(xiàn)了它們”,Pugh說,,“zui開始,,這些RNA fragment由于并不編碼蛋白而受到了忽視。”
Pugh說,,很容易就會(huì)忽視這些片段,,因?yàn)樗鼈儾痪哂卸嗑巯佘账峄痯olyadenylation的特征(這是指能用于保護(hù)RNA免受破壞的長串腺苷)。
之后Pugh和Venters又通過能識(shí)別編碼基因相關(guān)DNA序列的非編碼起始機(jī)器,,進(jìn)一步驗(yàn)證這一研究結(jié)果,。
“這些非編碼RNA被稱為基因組‘暗物質(zhì)’,就像是宇宙中的暗物質(zhì),,難以察覺,,沒有人知道它們究竟是用來做什么的,或者它們?yōu)槭裁丛谀抢铮?rdquo;Pugh說,,“現(xiàn)在至少我們知道它們是真實(shí)的了,,不只是‘噪音’或‘垃圾’。當(dāng)然下一步還需要回答一個(gè)問題:‘它們到底是用來做什么的,?’”
Pugh補(bǔ)充說,,這項(xiàng)研究的意義在于朝著解決“失蹤遺傳missing heritability”這一問題邁進(jìn)了一大步,這個(gè)概念是指大部分特征,,包括基因,,為何無法通過個(gè)體基因進(jìn)行描述。“當(dāng)一種疾病的突變圖譜指向基因組未知功能區(qū)域的時(shí)候,,很難了解這種疾病的來源”,,“不過如果這些區(qū)域能制造RNA ,,那么我們就能一步步的了解這種疾病。”
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