生物通報(bào)道  進(jìn)入21世紀(jì)，隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，基因測序得到越來越廣泛的應(yīng)用，有專家曾經(jīng)預(yù)言基因科學(xué)產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)zui大的產(chǎn)業(yè)之一。尤其是近年來隨著基因組測序技術(shù)的進(jìn)步，相關(guān)研究成果的發(fā)布更是呈現(xiàn)“井噴”之勢(shì)。10月27日，一期Nature雜志紙版及網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表了基因組測序的三項(xiàng)重要研究成果：豬蛔蟲基因組圖譜、14世紀(jì)歐洲“黑死病”死者基因組重建以及哺乳動(dòng)物基因組“暗物質(zhì)”的解碼。

在*篇文章中，由澳大利亞墨爾本大學(xué)和華大基因研究人員主導(dǎo)的一個(gè)小組完成了對(duì)豬蛔蟲（Ascaris suum）的基因組測序。
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寄生蟲病是一類在流行，并嚴(yán)重長期威脅著人類健康、福祉和食品生產(chǎn)的疾病。當(dāng)前約有20億人感染由各種類型的線蟲包括蛔蟲、鉤蟲和鞭蟲引起的寄生蟲病，并且主要集中在亞非拉美的一些發(fā)展中國家及貧窮國家。人類每年因感染寄生中所導(dǎo)致的死亡人數(shù)多達(dá)13.5萬人，給帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。蛔蟲病是目前zui常見的一種寄生蟲病，約有1.2億成人和小孩感染導(dǎo)致營養(yǎng)不良、身體及智力發(fā)育遲緩，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致死亡。此外，蛔蟲寄生在豬體內(nèi)也可導(dǎo)致仔豬生長減慢、發(fā)育停滯甚至死亡，是造成養(yǎng)豬業(yè)損失zui大的寄生蟲病之一。因而目前科學(xué)家們也將蛔蟲作為理想模型進(jìn)行寄生蟲病研究。
在這篇文章中，研究人員完成了對(duì)豬蛔蟲基因組的測序、組裝和注釋，獲得了大小為273Mb的基因組圖譜。研究分析發(fā)現(xiàn)與其他的線蟲基因組比較，蛔蟲基因組顯示低重復(fù)序列（4.4%），并預(yù)期包含了大約18,500個(gè)蛋白編碼基因。此外，研究人員還鑒別出了一批與寄生蟲穿越和降解組織有關(guān)的基因，此外還有一些與調(diào)控或逃逸宿主免疫反應(yīng)的基因。

這一研究組完成基因組測序的Ascaris suum寄生蟲，雖然只是主要感染豬，但是這種寄生蟲與另外一種人類寄生蟲：Ascaris lumbricoides（人蛔蟲）親源關(guān)系十分近。因此這一基因組圖譜為寄生蟲領(lǐng)域的研究人員提供了新的全面的研究資源，并為開發(fā)出防治蛔蟲及其他寄生蟲病新的干預(yù)措施（包括藥物、疫苗和診斷測試）提供了重要的數(shù)據(jù)支持。
在第二篇文章中，來自加拿大麥克馬斯特大學(xué)和德國圖賓根大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用DNA回復(fù)和測序技術(shù)重建了14世紀(jì)造成蔓延歐洲各地“黑死病”（淋巴腺鼠疫）疫情的“鼠疫耶爾森菌”的基因組。

歐洲中世紀(jì)所稱的黑死病，一般認(rèn)為就是現(xiàn)在的鼠疫。它由鼠疫桿菌引起，曾在中世紀(jì)的歐洲大規(guī)模流行，使得西歐人口幾近減半，引起巨大恐慌。 黑死病的一次主要暴發(fā)期是在1347年到1351年間，當(dāng)時(shí)的倫敦為了處理病死者的尸體，曾專門建立了幾塊墓地。
這一研究團(tuán)隊(duì)從位于倫敦East Smithfield的*造幣廠所在地的一個(gè)大墓地挖掘出的四個(gè)人的殘骸中分離出了這一病原體的DNA片段。研究人員利用提取出的全部DNA重建了這一中世紀(jì)黑死病致病菌的基因組。分析顯示現(xiàn)在所有的鼠疫桿菌從基因上看都源于這一黑死病致病菌，該病菌可算得上是“瘟疫之祖”。

這是科學(xué)家們成功繪制出一種遠(yuǎn)古病原體的重組基因組圖譜，并據(jù)此追蹤鼠疫桿菌的進(jìn)化歷程。同時(shí)標(biāo)志科學(xué)家們已具備了對(duì)任何一類遠(yuǎn)古致病菌基因組進(jìn)行重構(gòu)的能力，對(duì)推動(dòng)流行病學(xué)研究具有非常重要的意義。
在第三篇文章中，由美國哈佛-麻省理工的博德研究所的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組通過比較分析29種哺乳動(dòng)物的基因組序列，發(fā)現(xiàn)了人類基因組中存在大量的“暗物質(zhì)”，這些基因組分析圖譜為科學(xué)家們解析與成千上萬人類疾病相關(guān)的遺傳學(xué)改變提供了重要的研究數(shù)據(jù)。

科學(xué)家們?cè)谠缙趯?duì)人類和小鼠基因組的比較研究中間接地推斷出了這些基因調(diào)控序列的存在，但長期以來只找到其中的一小部分。就像構(gòu)成宇宙的主要物質(zhì)——暗物質(zhì)和暗能量一樣，科學(xué)家們無法看到，也無法探測到它們。
在過去的5年里，來自博德研究所、華盛頓大學(xué)基因組中心和貝勒醫(yī)學(xué)院人類基因組測序中心的研究人員對(duì)包括兔子、蝙蝠、大象在內(nèi)的29種有胎盤哺乳動(dòng)物進(jìn)行了全基因組測序。在這篇文章中，他們比較分析了這29種哺乳動(dòng)物的全部基因組序列，找出了這些物種基因組中基本保持不變的區(qū)域。

除了少數(shù)幾個(gè)物種中的個(gè)別調(diào)控區(qū)域，新圖譜揭示了存在于這些哺乳動(dòng)物基因組非編碼區(qū)的大約300萬個(gè)新元件，這些元件的中斷似乎與人類的疾病有著密切的相關(guān)性。研究人員表示那些有可能導(dǎo)致疾病的突變?cè)跀?shù)百萬年的進(jìn)化中被保存下來，但通常在人類罹患某種特定疾病時(shí)則會(huì)發(fā)生中斷。揭示出這些致病突變以及它們的潛在功能，將有助于科學(xué)家們揭示潛在的疾病機(jī)制，發(fā)現(xiàn)有潛力的藥物靶標(biāo)。
在對(duì)這些新元件進(jìn)行進(jìn)化標(biāo)記和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析后，科學(xué)家從中鑒別出了大約4000種新外顯子，1萬個(gè)調(diào)控蛋白質(zhì)生成的高度保守元件，超過1000個(gè)在基因調(diào)控中發(fā)揮不同作用的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)新家族以及270萬個(gè)預(yù)測的轉(zhuǎn)錄因子靶標(biāo)。
與人類常見疾病相關(guān)的大部分遺傳變異通常都發(fā)生在基因組的非蛋白質(zhì)編碼區(qū)域。然而對(duì)于研究者而言，在這些區(qū)域準(zhǔn)確地找到致病突變卻存在極大的困難。新圖譜將幫助科學(xué)家更輕松地破譯人類基因組中疾病相關(guān)的遺傳變異。

來源：生物通