迄今最詳細人類基因組分析數據出爐

　　迄今最詳細的人類基因組分析數據出爐。圖片提供：ENCODE計劃 

　　 一項大型國際計劃顯示，與青少年在學校掌握的知識相比，人類基因組—— 一個人的遺傳信息總和——包含有更多的蛋白質編碼基因。當研究人員決定在上世紀90年代晚期對人類基因組進行測序時，他們專注于尋找那些用來確定全部生命所需蛋白質的傳統基因。每個基因都被認為是一個DNA的離散片段；而其DNA堿基——作為DNA模塊的一些眾所周知的“字母”分子——的順序被認為能夠編碼一個特定的蛋白質。但讓這些破譯人類基因組的科學家感到驚訝的是，他們發現，這些編碼蛋白質的基因加起來還不到基因組的3%。這在數十億的其他堿基中幾乎是沒有任何意義的。

　　然而如今一項由美國資助的項目“DNA元素百科全書”（ENCODE）發現，許多這樣的堿基都在人類生物學中扮演著一個重要角色——例如，它們有助于確定一個基因何時開啟和關閉。并且，這種調節決定了一個細胞如何成為腎臟細胞，而另一個細胞如何成為腦細胞。耶魯大學生物信息學家Mark Gerstein表示：“與基因相比，基因組中的情況要復雜得多。”

　　而這個項目的真知灼見正在幫助研究人員了解遺傳和疾病之間的聯系。領導ENCODE分析的英國茵格斯頓歐洲生物信息學研究所的生物信息學家Ewan Birney表示：“我們正在以一種方式影響疾病研究，而這在以前將是很難實現的。”

　　這是“人類基因組計劃”之后國際科學界在基因研究領域取得的又一重大進展。這兩個計劃之間也有承上啟下的關系，在人類基因組計劃基本完成的2003年，國際科學界創建了ENCODE計劃。它也是一個大型國際合作項目，有多個國家和地區的32個研究機構參與。

　　作為ENCODE的一部分，32家機構對147個細胞類型進行了計算機分析、生物化學試驗，以及測序研究，旨在搞清構成基因組的30億個堿基中每個都在做些什么。參與ENCODE的442名科學家在9月5日出版的《自然》雜志上報告說，基因組中大約80%的基因在生物化學上都是活躍的，換句話說，它們都有某種確定的功能。這些DNA堿基有的作為影響基因活性的蛋白質著陸點，有的則能夠轉化為RNA鏈從而自行實施功能，例如基因調控。（RNA通常被認為是一種有助于合成蛋白質的中間信使分子，但ENCODE發現，許多RNA都是一種終極產物，且不用來合成蛋白質。）

　　ENCODE的研究結果正在改變科學家對基因的認識。它發現大約76%的基因組DNA都會被轉錄為一種或另一種RNA，這比研究人員之前的預測要多得多。這些DNA包括將近21000個蛋白質編碼基因（研究人員一度曾估計人體有超過10萬個這樣的基因）；與8800個小RNA分子及9600個長鏈非編碼RNA分子有關的基因——每個至少有200個堿基的長度；被劃為假基因的11224個DNA鏈——現在知道這些“死亡”基因在某些細胞類型或個體中真的很活躍。此外，嘗試確定這些基因的起點和末端，以及編碼區域，揭示了基因能夠部分重疊，并且具有多個起點和末端。

　　這項計劃在人們的DNA中發現了400萬個位點，它們的作用相當于控制基因活性的開關。這些開關距離被它們調控的基因或近或遠，并作用于不同細胞類型的不同結合體上，從而賦予了每個細胞類型以獨特的基因組身份。

　　ENCODE獲得了迄今最詳細的人類基因組分析數據，關于這項研究的論文有6篇發表在《自然》雜志上，還有24篇發表在《基因組研究》雜志及《基因組生物學》雜志上。兩篇附加的論文則發表在9月5日的《科學》雜志網絡版上。在一個數據庫中，ENCODE已經創建了一張圖譜用以展示所有不同堿基所扮演的角色。資助ENCODE的馬里蘭州貝塞斯達市國立人類基因組研究所的項目主管Elise Feingold表示：“它就像人類基因組的谷歌地圖。”利用谷歌地圖，一個人可以選擇不同的視圖來查看景觀的不同方面。同樣，在ENCODE圖譜中，一個人也能夠從染色體水平放大單個堿基，并且在查看這些堿基是否會產生RNA，或是否為DNA調控蛋白質的結合位點之間切換。

　　西雅圖華盛頓大學的ENCODE研究人員John A. Stamatoyannopoulos認為，這項研究“將改變人們思考以及實際使用人類基因組的方式”。而并未參與ENCODE的加拿大多倫多大學的分子生物學家Mathieu Lupien表示：“ENCODE的數據是最根本的。”