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PNAS揭示基因組的“標點符號”

日期:2015-08-05 09:10:11

 基因組不僅是蛋白質合成的藍圖,還含有控制蛋白表達的調控指令。正因為存在這樣的調控,機體內(nèi)才能形成不同類型的細胞和組織。美國國家科學院院刊PNAS雜志最近發(fā)表的一項研究表明,一些關鍵的調控程序編碼在所謂的“垃圾DNA”中。

 

98%的人類基因組并不編碼蛋白,這些非編碼序列一度被認為是垃圾DNA。許多垃圾DNA來自于反轉錄轉座子元件(RTE),是在漫長的進化中累積起來的。RTE能夠在基因組中移動并自我拷貝,但似乎并沒有起到什么有益功能,因此也被稱為“基因組寄生蟲”。不過近年來人們發(fā)現(xiàn),RTE其實能夠編碼重要功能,而且它們的活性與基因組調控有關。RTE已經(jīng)與干細胞功能、組織分化、癌癥發(fā)展、衰老和老年病關聯(lián)起來。

 

MIRMammalian-wide Interspersed Repeats)是一類特殊的RTE,這項研究為人們揭示了MIR在基因組調控程序中起到的重要作用。研究人員發(fā)現(xiàn),MIR可以作為“邊界元件”,調控附近的基因活性。

 

邊界元件是表觀遺傳學調控序列,將轉錄活性區(qū)域和轉錄沉默區(qū)域分隔開。在不同的細胞類型中,邊界元件的位置并不相同。這種特異性機制控制著基因表達的時機和程度,邊界元件出現(xiàn)缺陷與多種疾病的病理過程有關。

 

喬治亞理工學院的副教授Dr. King Jordan領導研究團隊,對ENCODE項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行了分析,并在此基礎上預測了T細胞中作為“邊界元件”的MIR。“我們隨機選擇了一些預測為邊界元件的MIR序列,在小鼠細胞系和斑馬魚胚胎發(fā)育中進行了驗證,”Dr. Victoria Lunyak說。“令人驚訝的是,這些‘標點符號’的作用在進化上非常保守。人類T細胞中作為邊界元件的MIR,也在小鼠細胞和斑馬魚中承擔著同樣的功能。”

 

“這是一個重要的發(fā)現(xiàn),了解人類基因組中的RTE可以幫助人們治療多種人類疾病,包括衰老,”Lunyak說。目前,研究人員正在針對這些調控元件開發(fā)相應的診斷和治療策略。

 


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