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    日前，研究人員取得了一項里程碑式的新成果：他們發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄起始的精確位點，從而為解析基因組“暗物質(zhì)”的起源邁出了重要的一步。這項刊登在《自然》雜志上的研究將有助于分析復雜疾病特征所在的確切位置。
 

    所謂基因組“暗物質(zhì)”,其實就是基因組中的非編碼 RNA ——不包含用于制造蛋白質(zhì)的版圖，構(gòu)成了超過 95% 的人類基因組。之前的研究認為，非編碼 RNA 不編碼蛋白質(zhì)，屬于“垃圾”RNA.而隨著研究的深入，科學家逐漸發(fā)現(xiàn)，非編碼 RNA 含有豐富的信息，是生命體中有待探索的“暗物質(zhì)”.目前已發(fā)現(xiàn)很多非編碼 RNA 具有的重要生物學功能。同時，越來越多的證據(jù)表明，一系列重大疾病的發(fā)生發(fā)展與非編碼 RNA 調(diào)控失衡相關。
 

    在這項最新研究中，來自賓州大學分子生物學系的 B. Franklin Pugh 教授，以及博士后研究員 Bryan Venters （目前任職于范德比爾特大學）等人發(fā)現(xiàn)了人類基因組中相同類型位置上基本上所有編碼和非編碼 RNA 起始點，這將有助于查明復雜疾病特征所在的確切位置，因為許多疾病的遺傳起始位點位于基因組編碼區(qū)域以外。

    研究人員首先分析轉(zhuǎn)錄起始的精確位點，這是基因翻譯成蛋白的第一步。“在轉(zhuǎn)錄過程中，DNA 通過 RNA 聚合酶，形成 RNA,后者是一種單鏈遺傳物質(zhì)，科學家們認為 RNA 是地球上出現(xiàn) DNA 之前的遺傳物質(zhì)。然后通過再經(jīng)過多個步驟，基因表達成蛋白”,Pugh 解釋道。

    并且他還補充說，在他們尋找轉(zhuǎn)錄起始所在之處的研究期間，其他一些科學家也在直接分析 RNA,但是 Pugh 和 Venters 則是去分析在人類染色體上，啟動非編碼 RNA 起始轉(zhuǎn)錄的蛋白定位在哪里。

    “我們之所以采取這種方式，是因為許多 RNA 在制造出來后就立即被降解了，這令我們防不勝防，” Pugh 說，“因此我們沒有去尋找轉(zhuǎn)錄的 RNA 產(chǎn)物，而是尋找制造 RNA 的‘起始機器’。這種機器組裝 RNA 聚合酶，制造 RNA,并最終翻譯成蛋白質(zhì)”.

    結(jié)果令 Pugh 和 Venters 感到吃驚的是，他們發(fā)現(xiàn)了 16 萬個這樣的“起始機器”,但人類總共也才大約 3 萬個基因。

    “這一發(fā)現(xiàn)十分重要，要知道實際上我們在基因位點處發(fā)現(xiàn)的‘起始機器’只有不到 1 萬個，而且細胞中大多數(shù)基因處于被關閉狀態(tài)，它們一般都沒有用到這些機器。”

    對于余下的 15 個起始機器，Pugh 和 Venters 還沒有找到它們的歸屬，這些機器的作用依然待定。“這些與基因沒有關聯(lián)的起始機器顯然是活躍的，因為它們能制造 RNA,科學家們也在發(fā)現(xiàn) RNA 片段的同時發(fā)現(xiàn)了它們”,Pugh 說，“最開始，這些 RNA 片段由于并不編碼蛋白而受到了忽視。”

    Pugh 說，很容易就會忽視這些片段，因為它們不具有多聚腺苷酸化polyadenylation的特征（這是指能用于保護 RNA 免受破壞的長串腺苷）。

    之后 Pugh 和 Venters 又通過能識別編碼基因相關 DNA 序列的非編碼起始機器，進一步驗證這一研究結(jié)果。

    “這些非編碼 RNA 被稱為基因組‘暗物質(zhì)’，就像是宇宙中的暗物質(zhì)，難以察覺，沒有人知道它們究竟是用來做什么的，或者它們?yōu)槭裁丛谀抢铮?rdquo; Pugh 說，“現(xiàn)在至少我們知道它們是真實的了，不只是‘噪音’或‘垃圾’。當然下一步還需要回答一個問題：‘它們到底是用來做什么的？’”

    Pugh 補充說，這項研究的意義在于朝著解決“失蹤遺傳 missing heritability”這一問題邁進了一大步，這個概念是指大部分特征，包括基因，為何無法通過個體基因進行描述。“當一種疾病的突變圖譜指向基因組未知功能區(qū)域的時候，很難了解這種疾病的來源”,“不過如果這些區(qū)域能制造 RNA,那么我們就能一步步的了解這種疾病。”