Колеблющаяся партия более чем 30 работ, опубликованных по своей природе, Наука и другие журналы в этом месяце, твердо отвергает идею это, обособленноот 1% генома человека, кодирующего для белков, большая часть нашей ДНК является «барахлом», накапливавшимся в течение долгого времени как некоторые эволюционные плавающие обломки итонущий груз.Бумаги, представляя 10 лет работы ТОГО, ЧТОБЫ КОДИРОВАТЬ («Энциклопедия Элементов ДНК») проект, законченный сотнями ученых из десятков лабораторийво всем мире покажите, что 80% генома человека служат некоторой цели и биохимически активны, например, в регулировании экспрессии геноврасположенный поблизости.
Упорядочивание генома человека помогло узнать, какие мутации в кодирующих белок генах могут вызвать болезнь. Теперь карта областей некодирования будетпомощь узнает, как мутации в регулирующих элементах приводят к болезням как волчанка и диабет.Джон А. Стаматояннопулос, адъюнкт-профессор наук генома и медицины в университете Вашингтона, возглавил одну из команд, выполнившихкартография и анализ. Он сказал прессу:«Гены занимают только крошечную фракцию генома, и большинство усилий картировать генетические причины болезни было разбито сигналами, указавшими далеко отгены."«Теперь мы знаем, что эти усилия не были напрасно, и что сигналы фактически указывали на ‘операционную систему’ генома – инструкции, для которыхскрытый в миллионах местоположений вокруг генома», добавил он.
Бен Рафаэль является адъюнкт-профессором информатики в Университете Брауна в США, и его исследовательские интересы включают геномику рака и применениематематические методы к биологическим вопросам. Он сказал, что ЗАКОДИРОВАТЬ результаты исследования должны помочь нам лучше понять человеческую биологию и как геномные изменения могутвызовите болезнь.
«Самая захватывающая часть теперь, мы получаем целую аннотацию генома функциональных элементов», сказал Рафаэль, не вовлеченный в исследование.«Каждый раз Вы хотите понять то, что делает определенная часть генома, Вы можете использовать данные из этого проекта», добавил он.Дверь информации
В целом ЗАКОДИРОВАТЬ ученые картировали больше чем 4 миллиона регулирующих областей в геноме человека.От генетических данных об упорядочивании для 140 типов клеток они идентифицировали тысячи областей ДНК, помогающих точно настроить активность гена и влияние, которое генывключенный и прочь в различных видах клеток.Они нашли это далеко от того, чтобы быть барахлом, эти единицы некодирования ДНК заняты, делая вещи как предложение посадочных площадок для белков, управляющих активностью гена, илислужение в качестве местоположений для химических реакций та экспрессия гена контроля.ЗАКОДИРОВАТЬ данные и результаты так сложны, что некоторые журналы присоединились, чтобы сделать дверь изданной информации, таким образом, читатели могут работать через негосистематическим способом.
Вы можете войти, дверь в Природе КОДИРУЮТ веб-сайт.Картография ДНК некодирования
ЗАКОДИРОВАТЬ ученые изучили химические модификации отдельных отрезков ДНК, управляющих, какие генетические области будут активны. Модификации,известный коллективно как эпигеном, отличаются для различных клеток и производят их контроль или непосредственно на ДНК или путем изменения белков гистона та ДНКобертки вокруг.Чтобы картировать модификации, команды собрали много различных видов данных от различных типов клетки.
Некоторые лаборатории измерились, как доступные отрезки ДНК былипутем разрезания на куски его с ферментами. Другие измерили модификации к ДНК или гистонам.Одна команда вычислительных ученых была то, что во главе с Мэнолисом Келлисом, адъюнкт-профессором в Отделении Электротехники и Информатики в Институте МассачусетсаТехнология (MIT) в США.
Член команды Аншул Кандэйдж, исследователь в Computational Biology Group MIT, помог принудить работу анализировать и объединять крупный объем данных, вышедший из различноголаборатории. Они разработали почти исключительно автоматизированную систему, чтобы сделать это:«Учитывая, что мы получали больше чем 1 000 наборов данных, мы должны были выяснить способы автоматически калибровать эксперименты», сказал Кандэйдж.
Исследователи нашли, что 80% генома переносят некоторое биохимическое событие, которое значительно, таково как связывание с белками тот контроль как часто aсоседний ген используется.Они также нашли, что та же регулирующая область может играть несколько ролей, в зависимости от которой клетки она регулирует.Распространенные заболевания и клинические черты
Чтобы найти связи с распространенными заболеваниями и клиническими чертами, команды проанализировали генетические варианты, связанные с ними ранее в ассоциации всего геномаисследования (GWAS).GWAS сравнивают генетическую информацию между группами людей с и без определенной болезни или черты.
Прошлые десять лет или так видели богатство такогоисследования, покрывающие 400 болезней и черты и вовлекающие сотни тысяч людей во всем мире.Но 95% времени, исследования указали на генетические варианты, кладущие внешние кодирующие белок области генома.Когда ЗАКОДИРОВАТЬ ученые исследовали результаты исследования через хрусталик их новых карт некодирования регулирующих областей, они нашли что предыдущее усилие GWASбыло совсем не потрачено впустую, потому что они обнаружили:76% некодирования вариантов области, связанных с болезнями, или в пределах или плотно связаны с регулирующей ДНК, предполагая, что много болезней вызваныальтерации, к когда, где и как кодирующие белок гены включены, а не мутации самих генов.
88% регулирующих областей, которым связали варианты ДНК с болезнями, активны на ранних стадиях человеческого эмбрионального роста. В то время как многие из них связываютсяк болезням, появляющимся во взрослую жизнь, ЗАКОДИРОВАТЬ открытия предлагают то, что идет на схему генома, прежде чем рождение сможет влиять на возможности получения aболезнь намного позже в жизни.Мутации ДНК, связанные с определенными болезнями, кажется, происходят в определенных секциях коротких кодексов ДНК, прочитанных белками, регулирующими процессы техболезни или органы или клетки аффект болезней.
Например, мутации, происходящие при диабете, имеют тенденцию быть расположенными в кодексах ДНК, используемых белками этоотрегулируйте секреция инсулина и сахарный обмен. И мутации, связанные с аутоиммунными болезнями как рассеянный склероз, астма, и волчанка, имеют тенденцию происходить в ДНКкодексы читали специфично белками, регулирующими иммунную функцию.Много болезней, которые можно было бы рассматривать как не связанные, кажется, разделяют общие регулирующие схемы в геноме. Они включают болезни иммунногосистема, определенные раковые образования и диапазон психоневрологических нарушений.
Тысячи вариантов связались с болезнью, найденной в исследованиях GWAS, ранее проигнорированных, также стал значительным, когда исследовано через хрусталикрегулирующая ДНК. Они высоко выборочно локализуются в пределах регулирующей ДНК определенных для болезни типов клетки.Обнаружение удивления состояло в том, что регулирующие карты ДНК могут помочь точно определить типы клетки, играющие роль в определенных болезнях, не будучи должен знать какработы болезни. Например, существуют генетические варианты, связанные с болезнью Крона, общим типом воспалительного заболевания кишечника, что ученые нашлисконцентрированный в регулирующих областях двух типов иммуноцита: те же типы, ранее занявшие десятилетия исследователей, чтобы связаться с болезнью Крона.
Сохранение нуклеотидовЗАКОДИРОВАТЬ исследователи также посмотрели на стандартные блоки ДНК, нуклеотиды A, T, C и G, и как они были сохранены в недавно картированном регулирующемобласти.
Сохраненный означает, что они не изменились за длительные периоды развития. Ученые видят это путем анализа вариабельности тех областей ДНК в пределахи среди разновидностей.
Kellis и коллеги недавно опубликовали работу, показавшую, что 5% некодирования ДНК сохраняются через млекопитающих.В одной из ЗАКОДИРОВАТЬ работ, опубликованных онлайн в Науке 5 сентября, Келлис и Лукас Уорд, постдокторский исследователь в MIT, показывают что другой
4% некодирования ДНК сохраняются у людей, предлагая, чтобы те области управляли чертами, недавно развившимися и которых некоторые уникальны длялюди.Многие гены в недавно идентифицированных регулирующих областях кодируют регуляторы, включающие другие гены, как Уорд объяснил:«Гены, вовлеченные в путь роста нерва и цветное видение, оба из которых, как предполагались, были недавними инновациями в происхождении примата,обогащенный в ограниченных человеком элементах в неконсервативных областях."
Ученые также нашли, что нуклеотиды, скорее всего, чтобы быть связанным с болезнью, когда видоизменено, были также наиболее сохраненные.В их газетах они показывают, как мутации, связанные с аутоиммунными болезнями как волчанка и ревматоидный артрит, расположены в областях, которые только активныв иммуноцитах. И области с вариантами, связанными с нарушениями обмена веществ, активны только в клетках печени.
Следующий шагНовые исследования эффективно картируют ряд справочных примечаний по общим функциям генома человека.В их следующей фазе работы ЗАКОДИРОВАТЬ команды хотят узнать, как изменения приводят к болезни путем персонализации карт, как Келлис объясняет:«…, чтобы в основном спросить, как они варьируются естественно между людьми путем профилирования различных типов клетки от различных людей, и как их изменение касается человекаболезнь и сложные человеческие черты."