Nature等30篇文章公布重大成果：基因功能图谱

　　生物通报道：ENCODE项目(ENCyclopedia Of DNA Elements)研究组上百位研究人员近期公布了百科全书项目的最新成果——人类基因组中被称为“垃圾DNA”实际上是一个庞大的控制面板，能调控数以百万计基因的活性。如果没有这些开关调控，基因将不能正常工作，而这些区域也许会导致人类换上疾病。由ENCODE公布的这一新数据信息非常全面，也很复杂，因此是以一种新型出版模式公布，这一模式中电子文档和数据集是相互关联的。

正如同人类基因组计划带给生物医学研究领域的革新意义，ENCODE项目也将推动生物医学的前进，开辟研究新道路。这一计划是于2003年启动，主要目的是建立人类基因组中生物功能关键性元素目录。

最新这项由美国国家基因组研究院NHGRI，以及欧洲生物信息学研究所EMBL-EBI的科学家们领导的研究，公布了一份详细的基因组功能图谱，其中包含有四百万基因的“开关”，这一重要的参考数据将有助于研究人员找到与人类疾病密切相关的区域。

目前这一相关研究成果将在Nature, Genome Biology和Genome Research杂志上，共计30篇开放性论文进行公布。

“我们的基因组就是简单地通过无数的开关进行调控，这些上百万的区域能决定基因是开还是关，”ENCODE项目领衔分析员Ewan Birney 说，“人类基因组计划HGP表明，基因组中只有2%包含有基因，也就是说能编码蛋白。从ENCODE项目中，我们可以看到，基因组中剩余的这约80%的区域其实并没有闲着，我们发现基因组这个更大的部分——实际上是一个惊人的数量——调控了蛋白何时和何地生成，而不是简单的其中产生，比简单地作为构建框架”。

“任何疾病的相关研究人员都可以利用ENCODE数据，分析他们可能会感兴趣的相关病理，”重要的分析协调员Ian Dunham 说，“许多情况下，你可能已经想到了哪些基因参与了你正在研究的疾病，但却不知道其中涉及的开关。有时这些开关令人惊讶，因为它们的位置说明它们更有可能与一个完全不同的疾病相关。 ENCODE为我们提供了一组非常有价值的线索，让我们能沿着这些线索，发现与健康和疾病有关的关键机制，这些将能被用来创建全新的药物，或重新利用现有的治疗方法。“

“ENCODE告诉我们，我们需要把眼光放得更远一些，而不是局限于基因组整个网络如何连接的线性结构，”斯坦福大学教授，ENCODE首席科学家Michael Snyder评论道，“我们正开始了解全基因组关联研究中所获取的信息，不仅仅是某个基因定位在哪儿，还有哪些能调控它们。

因为我们的基因组即复杂的，又是三维立体的，这些调控元件有时远离被调节基因，而是通过环绕得以接触到。如果没有ENCODE，我们可能永远也不会看着这些区域，这项研究朝着深入了解人类运转迈进了一大步。ENCODE可以帮助我们更深入探讨监控环路，这些环路能指挥所有的零件组装成一个复杂的个体。”

近年来，生物医学研究中获取并存储大量的数据成为了一项挑战。现在，随着基因组测序成本的下降和测序能力的提高，重点已转移到分析上来——让这些全基因组关联研究产生的数据变得有意义。 ENCODE 合作伙伴已经着手于利用全球各实验室中相同的计算，网络实验室方法，以及试剂进行人类基因组系统分析。

从该项目的规模意义上来说——ENCODE联合了来自英国，美国，西班牙，新加坡和日本的32个实验室中442名科学家的努力，他们获得并分析了超过15兆兆字节（15万亿字节）的原始数据，目前已经全部公布，并可公开获得。研究花费了约300年的计算机时间，对147个组织类型进行了分析，以确定哪些能打开和关闭特定的基因，以及不同类型细胞之间的“开关”存在什么差异。

9月6日发表的文章有上百页的内容，但Nature数字自然出版集团认识到这是过去的形式，目前所有的在三个杂志上发表的ENCODE内容都是数字化连接的，从而读者可以按照自己的兴趣，追溯到原始数据。

“将具有最好专业知识的专家们聚集在一起，这就是这项研究”，Ewan Birney说，“ENCODE项目表明，领先生命科学家能通过密切合作，进行大规模研究，为整个社会创造出基础性资源。”

“到目前为止，发表的数据都是各自方面，静态刊物的成果，非同一研究团队的人不知道它的存在，如何利用这些知识呢？”西班牙科学家Roderic Guigo说，“现在我们有一个互动的百科全书，大家都可以参考，这与之前极大不同。”

（生物通：张迪）

原文检索：

"Landscape of transcription in human cells" is published online in Nature on September 5, 2012. The authors are: Sarah Djebali, Carrie A. Davis and 83 others. The paper can be obtained online at doi:10.1038/nature11233. Other new ENCODE results can be found in the following journals: Nature (6 papers); Genome Research (18 papers); and Genome Biology (6 papers).