Nature子刊再证“垃圾”DNA的重要性

　　

生物通报道 首次在全基因组范围内分析短串联重复序列(short tandem repeats，STRs)的特征，来自哥伦比亚大学工程学院及纽约基因组中心的研究人员领导的一个计算遗传学家小组，证实了过去被视作为是中性或“垃圾”的STRs实际上在调控基因表达中发挥了重要的作用。这项研究工作揭示出了调节基因表达的一类新的遗传变异，相关论文发布在12月7日的《自然遗传学》（Nature Genetic）杂志上(延伸阅读：韩敬东研究员Cell子刊探讨“垃圾”DNA )。

研究的领导者、哥伦比亚大学工程学院计算机科学助理教授、纽约基因组中心核心成员Yaniv Erlich说：“我们的研究工作扩展了功能性遗传元件的目录。我们期望我们的研究结果将促成更好地了解疾病机制，并有可能最终帮助鉴别出一些新药物靶点。”

Erlich说：“基因组变异使得我们的DNA不同于彼此。其中最常见的变异是单核苷酸多态性（SNPs）。就像以不同的方式来拼读错误一样，SNPs指的是像mother与muther一类的单个字母错误。计算遗传学家一直以来都将焦点主要集中SNPs和它们对人类复杂性状的影响上。”

Erlich研究调查了短串联重复序列，看起来像stutter与tututututututter一类错误的遗传变异。大多数的研究人员都认为STRs是中性的，因而认为它们并不重要。此外，极难对这些变异进行研究。Erlich说：“它们看起来如此的不同，一些分析算法通常会将它们归类为噪音，跳过这些位置。”

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Erlich利用了多种统计遗传和综合基因组分析揭示出了STRs具有功能：它们就像弹簧一样可以延伸和收缩，微调了附近基因的表达。不同的长度对应着不同的弹簧张力，可以控制基因表达和疾病性状。他将这些变异称作为表达STRs（eSTRs），指出它们调控了基因表达。Erlich和他的研究小组还发现这些eSTRs与包括克罗恩病、高血压等一系列的疾病和一些代谢产物有关联。这些eSTRs可以解释个体之间10-15%的基因表达遗传差异。

Erlich 说：“我们知道一些STRs在这些疾病中起作用，但却从未有人进行过全基因组扫描确定它们对复杂性状的影响。如果我们想做个体化医疗，我们真的需要了解基因组的每一个组成部分，包括重复序列——在我们的前方有许多令人兴奋的生物学。”

Erlich和他的研究小组计划下一步将调查这些eSTRs对更多人类疾病的影响，更好地了解它们的分子机制。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Abundant contribution of short tandem repeats to gene expression variation in humans

The contribution of repetitive elements to quantitative human traits is largely unknown. Here we report a genome-wide survey of the contribution of short tandem repeats (STRs), which constitute one of the most polymorphic and abundant repeat classes, to gene expression in humans. Our survey identified 2,060 significant expression STRs (eSTRs). These eSTRs were replicable in orthogonal populations and expression assays. We used variance partitioning to disentangle the contribution of eSTRs from that of linked SNPs and indels and found that eSTRs contribute 10–15% of the cis heritability mediated by all common variants. Further functional genomic analyses showed that eSTRs are enriched in conserved regions, colocalize with regulatory elements and may modulate certain histone modifications. By analyzing known genome-wide association study (GWAS) signals and searching for new associations in 1,685 whole genomes from deeply phenotyped individuals, we found that eSTRs are enriched in various clinically relevant conditions. These results highlight the contribution of STRs to the genetic architecture of quantitative human traits.