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ENCODE 3项目详细介绍了人类和小鼠基因组的内部运作

该DNA元素(ENCODE)项目的百科全书是一个世界性的努力来了解人类基因组的功能。随着最新阶段的完成,ENCODE项目从人和小鼠基因组中添加了数百万个候选DNA“开关”,它们似乎在调节何时何地打开基因,以及一个新的注册表,为这些DNA开关分配了一部分有用的生物类别。该项目还提供了新的可视化工具,以帮助使用ENCODE的大型数据集。

该项目的最新结果发表在《自然》杂志上,并在其他主要期刊上发表了13项其他深入研究报告。ENCODE由美国国立卫生研究院下属的国家人类基因组研究所资助。

NHGRI主任Eric Green博士说:“ ENCODE 3的主要优先事项是开发与更广泛的研究社区共享来自数千个ENCODE实验的数据的方法,以帮助扩大我们对基因组功能的理解。” “ ENCODE 3搜索和可视化工具使这些数据可访问,从而促进了开放科学的努力。”

为了评估不同DNA区域的潜在功能,ENCODE研究人员研究了通常与调节基因的开关相关的生化过程。这种生化方法是快速而全面地探索整个基因组的有效方法。此方法有助于在DNA中定位“候选功能元件”的区域-根据这些生化特性预测为功能元件的DNA区域。然后可以在进一步的实验中对候选人进行测试,以确定和表征他们在基因调控中的功能。

NHGRI基因组科学部战略实施科学顾问,该基因的ENCODE负责人Elise Feingold博士说:“ ENCODE面临的主要挑战是不同的基因和功能区域在不同的细胞类型中具有活性。”研究所。“这意味着我们需要测试大量多样的生物样品,以建立基因组中候选功能元件的目录。”

在表征蛋白质编码基因方面已经取得了重大进展,该基因仅占人类基因组的2%。研究人员对剩下的98%的基因组了解得很少,包括多少以及其中的哪些部分执行其他功能。ENCODE正在帮助填补这一重要的知识空白。

人体由数万亿个细胞组成,具有数千种细胞。尽管所有这些细胞共享一组通用的DNA指令,但不同的细胞类型(例如,心脏,肺和脑)通过使用不同地编码在DNA中的信息来执行不同的功能。DNA区域可作为开关来打开或关闭基因,或调节基因活性的确切水平,帮助推动机体中不同细胞类型的形成并控制其在健康和疾病中的功能。

在最近完成的ENCODE第三阶段中,研究人员进行了将近6,000个实验,其中人类进行了4,834次,小鼠进行了1,158次,以阐明基因及其各自基因组中潜在调控因子的细节。

ENCODE 3研究人员研究了胚胎小鼠组织的发育过程,以了解在小鼠发育过程中发生的各种基因组和生化变化的时间表。小鼠由于其与人类的基因组和生物学相似性,可以帮助我们了解人类的生物学和疾病。

在人类和小鼠中进行的这些实验是在几种生物学背景下进行的。研究人员分析了DNA的化学修饰,与DNA结合的蛋白质和RNA(DNA的姊妹分子)如何相互作用以调节基因。ENCODE 3的结果也有助于解释蛋白质编码区以外的DNA序列变异如何影响基因的表达,甚至是距离特定变异本身很远的基因。

UCONN Health遗传与基因组科学系教授兼主席Brenton Graveley博士说:“ ENCODE 3中生成的数据极大地增进了我们对人类基因组的了解。” “该项目为以前的数据类型(例如DNA结合蛋白和染色质标记)以及新的数据类型(例如长距离DNA相互作用和蛋白质-RNA相互作用)增加了极大的分辨率和清晰度。”

作为一项新功能,ENCODE 3研究人员创建了一种资源,详细介绍了不同种类的DNA区域及其对应的候选功能。一个名为SCREEN基于Web的工具,允许用户以可视化的数据支持这些解释。

ENCODE项目始于2003年,是一项广泛的协作研究工作,涉及来自美国和国际各地的小组,由500多名具有不同专业知识的科学家组成。它得益于世界各地独立研究人员进行的数十年基因调控研究,并以此为基础。ENCODE研究人员创建了社区资源,以确保任何研究人员均可访问该项目的数据。在开放科学方面的这些努力已经导致使用ENCODE项目生成的数据的非ENCODE研究人员发表了2,000多种出版物。

Feingold博士说:“这表明该百科全书被广泛使用,这是我们一直以来的目标。” “这些出版物中有许多与人类疾病有关,证明了该资源对于将基本生物学知识与健康研究联系起来的价值。”

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