比较基因组学：河豚基因组草图揭示人类尚存近1000个未识别基因

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    [生物通讯]一个由美国能源部联合基因组研究院（Joint Genome Institute ，JGI)领导的国际研究小组日前公布了他们对日本河豚Fugu rubripe基因组的的测序、组装和分析数据。有关研究发表在7月25日《科学》杂志的Science Express网站上。

    河豚是已知基因组最小的脊椎动物，人类也属于这一动物类群。河豚基因组包含的基因数量大致与人类基因组中的相同，但由于河豚基因组中的垃圾DNA相对较少，因而基因组形式更为精简紧凑。

    通过比较人类与河豚基因组，研究人员预测还存在将近1000各早先未识别出的人类基因。推测存在的这另外1000个基因虽然大部分功能未知，但完善了良人类基因的目录薄。确定这些基因的存在和在染色体上的位置有助于科学家开始探查这些基因在人体中如何被调控，以及它们的功能。

    “象河豚基因组研究这样的比较基因组学计划是了解人类基因组生物学特性的关键。”JGI代主任Eddy Rubin说。“与人类基因组计划的历史意义和重要性等同，JGI的河豚基因组计划只是确定基因如何工作以及为何它们有的运转时会发生故障的第一步。”

    河豚基因组序列草图和组装图已于去年10月公布，这是继人类基因组后首个由公共经费资助的动物基因组测序计划，也是首个利用全基因组鸟枪法测序和组装的公众经费资助的脊椎动物基因组草图。河豚基因组序列及其相关信息已在网上公布，详细信息请浏览 www.jgi.doe.gov/fugu and www.fugub。

    JGI是全世界最大的公众资助基因需测序中心之一，由美国能源部的3国家实验室－－加州的Lawrence Berkeley、Lawrence Livermoreand和新墨西哥的Los Alamos组成，实验室由加州大学管理。除了河豚基因组计划外，JGI还专注于微生物、真菌、动物和植物基因组学的研究。

    河豚肉味道鲜美，是日本宴席上的一道美味佳肴。但河豚含有剧毒，处理不当会产生致命的神经毒素。然而，就科研价值而言，河豚的优势在于其基因组规模较小。根据JGI计算基因组学部的副主任Daniel Rokhsar，河豚基因组的紧凑结构（只有人类基因组的八分之一大小）使得研究人员可以在其中识别出被许多重复DNA序列和无编码功能的“垃圾”DNA序列掩蔽的基因，重复和“垃圾”DNA占据了人类基因组中的97％。Rokhsar指出，人类基因组中将近四分之三的基因在河豚基因组中都找到对应版本，这表明所有脊椎动物都有着相似的解剖学和生理学特征。“尽管人类和河豚在4亿年前就开始从共同祖先分化，但这种相似性在今天仍可清楚地识别出来。”但与此同时，25％的人类基因是河豚所不具有的，这显示在距今4亿年前由共同的祖先分化后，二者分别经历了广泛的蛋白质进化过程。Rokhsar说，“存在于人类但不存在于河豚中的蛋白质，以及存在于河豚在人类中没有的蛋白质，都有助于确定四足动物（包括爬行动物、两栖类动物、哺乳动物以及人类）与有鳍鱼类之间核心的基因差异。”

    研究人员认为，通过直接将河豚与人类的基因组相比较，可以帮助科学家们发现更多的人类基因，揭示人类基因组目前还不为人知的一些特性。他们指出，利用这种方法新识别出的约1000个人类基因目前还只是理论上的推断，它们是否存在、在人类基因组中位于何处等，都需要进一步的分析证实。

    “这是我们首次探查人类与鱼类蛋白质编码基因整体的差异性和相似性。”英国剑桥大学肿瘤学系Wellcome Trust 疾病分子机制研究中心的首席研究员Samuel Aparicio博士说道。“当我们将预测存在的河豚蛋白与人类基因组序列直接匹配时，发现其中961种在人类中找到匹配项的蛋白质编码基因没有包括在目前识别出的已知人类基因中。”

    “这提醒人类遗传学家，人类基因组中可能还存在其它的新基因位点。”Aparicio说。“另外，河豚DNA与人类DNA的直接比较结果还显示，通过比较基因组学方法，还会有更多的人类基因被陆续识别。这样，河豚基因组序列将有助于识别出人类基因组序列早前未发现的特征－－这一过程可称得上是破译基因组学中的罗塞塔石碑（碑文用希腊文字、古埃及象形文字和通俗文字刻成的玄武岩石碑，1799年发现于尼罗河三角洲埃及北部的罗塞塔附近，它为解读古埃及象形文字提供了线索－－译者注）。”

    该研究还揭示了基因在基因组中排序如何会随时间“重新洗牌”。发现有许多小基因组合在河豚与人类基因组中的排序是一致的，但随着基因组的加长，这些基因的排序被打乱了。研究人员发现的基因重排为揭示基因组进化的机制提供了新的线索。

    国际河豚基因组计划于2000年11月由JGI、新加坡生物医学研究委员会所属的分子于细胞生物学研究院成立。其它成员还包括英国医学研究委员会所属的人类基因组图谱绘制资源中心、英国剑桥大学肿瘤学系和华盛顿西雅图系统生物学研究院等。另外，两家美国公司－－马里兰州的赛莱拉基因组学公司与犹他州盐湖城的Myriad 遗传学公司也给予了大力支持。

消息来源：美国能源部Lawrence Livermore国家实验室

生物通摘译自BIO.COM