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加拿大多倫多大學教授布雷登·費雷率領的研究團隊發(fā)現(xiàn)，在DNA中一個隱藏的“剪接密碼”可用來解釋為什么有限數(shù)目的人體基因能夠產生出如此巨大數(shù)量的遺傳信息。相關文章將發(fā)表在5月6日出版的《自然》雜志上。
該發(fā)現(xiàn)揭開了遺傳學研究中zui主要的奧秘之一。科學家可據(jù)此來解釋活細胞如何使用有限數(shù)量的基因如大腦一樣非常復雜的器官。科學家認為，該發(fā)現(xiàn)彌合了多年來人類對基因組的認識和對細胞內復雜生產過程的認識之間存在的鴻溝，有助于預測和防止癌癥及神經(jīng)退行性疾病的產生。
2004年，當人類基因組圖譜繪制完成后，科學家在人體中發(fā)現(xiàn)了將近2萬個基因。科學家還發(fā)現(xiàn)，活細胞使用這些基因來產生更加充裕和更具活力的指示源，這些指示源由成千上萬個指導細胞活動的遺傳信息所組成。
為了解釋活細胞如何在它們的遺傳信息中產生如此巨大的多樣性，費雷教授聯(lián)合其他研究人員開發(fā)出一種新的計算機輔助生物分析方法，找出隱藏在基因組里的“密碼單詞”，正是這些“密碼單詞”組成了所謂的“剪接密碼”。
在這些密碼中，包含了各種生物學法則。這些法則對以下過程進行支配管理：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。科學家舉例說，3個神經(jīng)黏結分子基因能夠產生3000個幫助控制大腦網(wǎng)絡的遺傳信息。
費雷教授將其發(fā)現(xiàn)比喻為：你在鎖著的門外聆聽室內的交響樂團演奏，而當大門打開時，你才發(fā)現(xiàn)，只要三四個樂師，就完成了剛才你在室外欣賞到的交響樂。
費雷教授表示，以前，科學家無法預見在一個活細胞內遺傳信息是如何重新安排或剪接的。目前，他們已經(jīng)應用所發(fā)現(xiàn)的“剪接密碼”，成功預知了在許多不同生物組織中，成千上萬的遺傳信息如何以不同的方式得以重新安排。
有人走進一座黑洞洞的大樓，摸索著推開幾個房間的窗戶，慢慢看清了房間的模樣。但他既不知大樓里還有多少個房間，也不知每個房間之間的關聯(lián)。這情景正好比人類今天探究年輕的生命科學。自上世紀50年代DNA雙螺旋結構發(fā)現(xiàn)以來，遺傳的一些分子機理相繼被揭示。我們已經(jīng)曉得，生命過程中的基因調控和表達受制于無數(shù)密碼，其中可能包括費雷教授的“剪接密碼”。正因為大樓里黑暗，所以每一縷透進的陽光都顯得彌足珍貴。
上海勁馬生物推薦原文出處：
Nature doi:10.1038/nature09000
Deciphering the splicing code
Yoseph Barash,John A. Calarco,Weijun Gao,Qun Pan,Xinchen Wang,Ofer Shai,Benjamin J. Blencowe& Brendan J. Frey
Alternative splicing has a crucial role in the generation of biological complexity, and its misregulation is often involved in human disease. Here we describe the assembly of a ‘splicing code’, which uses combinations of hundreds of RNA features to predict tissue-dependent changes in alternative splicing for thousands of exons. The code determines new classes of splicing patterns, identifies distinct regulatory programs in different tissues, and identifies mutation-verified regulatory sequences. Widespread regulatory strategies are revealed, including the use of unexpectedly large combinations of features, the establishment of low exon inclusion levels that are overcome by features in specific tissues, the appearance of features deeper into introns than previously appreciated, and the modulation of splice variant levels by transcript structure characteristics. The code detected a class of exons whose inclusion silences expression in adult tissues by activating nonsense-mediated messenger RNA decay, but whose exclusion promotes expression during embryogenesis. The code facilitates the discovery and detailed characterization of regulated alternative splicing events on a genome-wide scale.
