新發(fā)現(xiàn)填補人類基因組圖譜空白 有利于理解遺傳學與疾病之間關系

美國加州大學圣地亞哥分校(UCSD)的研究人員制作了一份人類基因組的單細胞染色質(zhì)圖譜，確定了240種多基因特征和與疾病特征相關的細胞類型，并注釋了非編碼DNA變異的風險，有利于更好地理解遺傳學與疾病之間的聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在12日的《細胞》雜志在線版上。

此前，科學家在公布最新的被稱為“生命之書”的人類基因組圖譜時稱，更為精確的計算表明，人類基因數(shù)量實際在2萬到2.5萬之間。然而，這個估計并不能真正解釋蛋白質(zhì)編碼基因構建過程的確切工作方式，或者不適用于患有疾病的情況。

UCSD細胞和分子醫(yī)學教授、路德維希癌癥研究所成員、表觀基因組學中心主任任兵(音譯)博士是DNA元素百科全書項目成員之一。他表示，人類基因組在20年前就已被測序，但解讀這本“生命之書”的意義仍然很有挑戰(zhàn)性。一個主要原因是，人類DNA序列中超過98%是非蛋白質(zhì)編碼的，我們還沒有遺傳密碼來“解鎖”這些序列中嵌入的信息。

DNA攜帶細胞的遺傳指令。染色質(zhì)中的主要蛋白質(zhì)，稱為組蛋白，有助于將DNA緊密包裝成適合細胞核的緊湊形式。染色質(zhì)捆綁DNA方式的變化與DNA復制和基因表達有關。

在對小鼠進行研究后，任兵及其合作者將注意力轉(zhuǎn)向人類基因組中染色質(zhì)的單細胞圖譜。他們對來自多個供體的30種成人組織類型中取樣的60多萬個人類細胞進行了分析，然后將這些信息與來自15種胎兒組織類型的類似數(shù)據(jù)結合，揭示了222種不同細胞類型中約120萬個候選順式調(diào)控元件的染色質(zhì)狀態(tài)。

順式調(diào)控元件是非編碼DNA區(qū)域，調(diào)節(jié)相鄰基因的轉(zhuǎn)錄。過去十年的研究已經(jīng)證實，非編碼DNA的序列變異是人類群體中多基因特征和疾病的關鍵驅(qū)動因素，如糖尿病、阿爾茨海默氏癥和自身免疫性疾病。然而，解鎖非編碼DNA變異功能的一個主要障礙是缺乏人類基因組中轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件的細胞類型特異性圖譜，而新圖譜填補了這一空白。

(實習記者張佳欣)