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Nat Methods挑戰傳統理論:編碼蛋白的“垃圾DNA”

日期:2013-11-18 10:24:35

通過采用一種新的分析方法,瑞典卡羅林斯卡研究所/生命科學實驗室(SciLifeLab)的研究人員發現了接近一百種編碼蛋白質的人類新基因區域。其中許多的區域都是所謂的假基因(pseudogene),它們或許與癌癥相關。預計這一近期開發的蛋白質分析方法將開辟一個全新的研究領域。這項研究發表在科學雜志《自然方法》(Nature Methods)上。

 

所有關于人類基因組的信息都儲存在細胞核的DNA序列中,在21世紀初科學家們即繪制出了這些信息圖譜。基因是指規定編碼不同類型蛋白質的部分DNA。在過去的幾十年里,研究人員采用DNA分析定義了大約2.1萬個人類蛋白質編碼基因。在不同的細胞類型中,不同蛋白質的編碼基因或是處于活化或是處于失活狀態,許多的醫學疾病也與特異基因活性改變有關。

 

人類基因組只有大約1.5%DNA是由蛋白質編碼基因構成。在剩余的DNA中,一些序列用來調控基因的蛋白質生成,但大部分的DNA都被認為缺乏用途,通常稱之為“垃圾DNA”。在垃圾DNA中存在著所謂的假基因。人們一直將假基因視作是無功能基因,認為它們是進化過程中喪失了功能的基因殘留物。

 

在當前的論文中,研究人員提出了一種新的蛋白基因組學方法,使得能夠追蹤基因組剩余98.5%DNA中的蛋白質編碼基因,這是一項直到現在都被視作是不可能完成的任務。研究表明,一些假基因生成了蛋白質,表明它們確實具有功能。

 

研究的領導者、副教授Janne Lehtiö 說:“為了能這樣做,我們不得不將實驗肽序列數據與全基因組中數百萬可能的位點進行匹配。我們必須開發出新的實驗和生物信息學方法才能進行基于蛋白質的基因檢測,但當我們一切就緒時,感覺就像是在基因組中參加一次Jules Verne 秘密冒險。”

 

Lehtiö研究小組發現了人類基因組中存在近百個新蛋白質編碼區域的證據。在來自小鼠的細胞中也獲得了相似的研究結果。其中許多由假基因編碼的新蛋白在其他的癌細胞系中也可以追蹤到,研究人員的下一個工作事項是調查:這些存在于基因組“垃圾場”中的基因是否在癌癥或其他疾病中起作用。

 

Lethiö說:“我們的研究挑戰了假基因不編碼蛋白質的舊理論。所提出的方法允許在具有復雜基因組的生物體中基于蛋白質進行基因組注釋,可促使不僅在人類中并且在任何具有已知DNA序列的物種中發現許多新的蛋白質編碼基因。”

 


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