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Nature頭條:解密剪接密碼 預測DNA動向

日期:2010-05-07 13:03:02

來自多倫多大學生物醫藥工程,電氣和計算機工程系等處的研究人員發現了為什么有限數目的人體基因能夠產生出如此巨大數量的遺傳信息的奧秘,這對于了解一些人類疾病突變具有重要的意義。這一研究成果公布在Nature雜志封面上。

領導這一研究的是多倫多大學Benjamin J. Blencowe和Brendan J. Frey,前者是選擇性剪接方面的專家,而后者主要方向是計算機方面,曾在Science上發表文章,解析研究成果。

科學家很早以前就知道,同一基因能夠通過選擇性拼接(Alternative splicing)制造出同一蛋白的不同形態。而脊椎動物基因組的編碼能力通過交替剪接大大增強,這使單個基因能夠產生一個以上截然不同的蛋白。交替剪接決定遺傳信息如何控制細胞過程,而很多人類疾病突變都影響剪接。能夠從基因組序列數據預測不同交替剪接的信使RNA的表達,是基因表達領域人們所長期追尋的一個目標。

在這篇文章中,研究人員利用新的計算機輔助生物分析方法,解密了基因組中密碼,這種密碼包含了各種生物學法則,能對一些重要過程進行支配管理,比如復制于單個基因的一個遺傳信息的各個分離部分,可以不同方式剪接在一起,產生出不同的遺傳信息??茖W家舉例說,3個神經黏結分子基因能夠產生3000個幫助控制大腦網絡的遺傳信息。

這種剪接密碼能準確預測數百個RNA特征是怎樣協同工作來調控數千個外顯子依賴于組織的交替剪接的。這個代碼已被用來預測交替剪接在發育和神經過程中會怎樣發揮重要作用,并且為了解剪接調控的機制提供了線索。該代碼還被集成到了一個網絡工具中,它使研究人員能夠掃描未定性的外顯子和內顯子序列,預測依賴于組織的剪接模式。

之前Benjamin J. Blencowe博士還發現選擇性拼接的發生比先前估計的要普遍得多,他們的研究證明大約94%的人類基因會制造出同一蛋白的不同形態。同一蛋白質的不同形態,會有不同甚至是完全相反的功能。

研究人員從20個人的10種組織和5種細胞系中提取了信使RNA,發現選擇性拼接的發生比先前估計的要普遍得多,這一結果為將來研究癌細胞等特定組織中選擇性蛋白的作用鋪平了道路。


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