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任兵教授Nature重要成果:首张小鼠功能基因组图谱

2012.7.01

  通常被称之为“生命之书”的人类基因组非常地难于阅读。在没有充分了解其语法和句法的情况下,基因组中29亿的腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶碱基对为了解人类的基础遗传学提供了有限的认识。

  在发表于7月1日《自然》(Nature)杂志上的一篇论文中,来自德维格癌症研究所和加州大学圣地亚哥医学院的研究人员进一步打开了这本书籍,首次绘制了小鼠基因组很大一部分功能性序列的图谱。小鼠是当前在生物医学研究中应用最广泛的哺乳动物模型生物体。

  领导这一研究的是加州大学圣地亚哥分校德维格癌症研究所基因调控实验室主任任兵(Bing Ren)教授,其早年毕业于中国科技大学,主要从事哺乳动物细胞基因调控网络分析及细胞表观遗传学调控机制的研究。在Science, Nature, Cell等国际知名杂志上发表论文数十篇。

  任兵博士说:“我们知道人类基因组的精确字母已有十多年,但却未必知道这些碱基如何生成了有意义的词汇、段落或生命。例如,我们知道只有1-2%的功能基因组密码生成了蛋白质,但还有在蛋白质编码之外的基因组高度保守区域影响了基因和疾病发生。很明确的是这些区域可发挥某些功能或会发生改变或消失。

  其中主要的区域是顺式调控元件(cis-regulatory elements),似乎调控了基因转录的一大片关键DNA 。基因的错误调控可导致诸如癌症等疾病。利用高通量测序技术,任兵和同事们在19种不同类型的组织细胞中绘制了近30万个小鼠顺式调控元件。这一前所未有的研究提供了对大约11%的小鼠基因组,以及超过70%的与包括人类在内的其他哺乳动物种类共享的保守非编码序列的功能注释。

  如所预期的那样,研究人员发现了不同的序列促进或启动基因活性,在发育过程中增强基因活性并限定其在机体何处发生。任兵说更令人惊讶的是顺式调控元件的结构组织对应空间性区域分成了分散的簇。他说:“这是形成以下功能的一种情况,它是有意义的。“

  任兵指出,尽管研究从功能是揭示了功能性基因的一部分图片,这还只是个开始。还需要在其他类型的细胞中和发育的不同阶段进一步开展研究。

  任兵说:“我们已经绘制和理解了11%的基因组。但仍然还有很长的路要前行。”

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