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在人類基因方面有什麼有趣的發現或研究?

太多太多了。有些說是顛覆性發現也不為過。而且絕大多數都只是開了個頭,更多更大規模的跟進研究還在如火如荼中。光是已經完成的千人基因組測序(1,000 Genome Project)的結果五年十年都不一定能分析完,再加上萬人測序剛剛開始,各種亞群體、目標疾病、組織樣本的測序。。。每一個都是海量數據。


所以二十一世紀是大數據分析的世紀呀!


先粗淺總結一些(想到會繼續更新):

1. 「無義區「中有玄機。


按照傳統上「基因」的定義–– 即一段編碼有功能產物(主要指蛋白質)的DNA序列 –– 人類基因組中真正嚴格符合基因的定義的DNA也就佔1-2%左右。由於剩下的大段大段的鹼基序列看似意義不明,不僅不編碼任何產物 –– 連個像樣的小分子RNA都沒有,而且經常大段低級重複(repetitive DNA sequence), 明擺著是浪費DNA聚合、校對、包裝等等各種酶的能量,因此被成為「無義」或者「非編碼」(non-coding)序列,甚至「垃圾」序列(junk DNA)。


然而這些所謂的「無義區域」,後來發現就像宇宙中的暗物質一樣,其中大有玄機啊。目前比較顛覆的有這麼幾種:


1)非編碼長序列RNA(Long non-coding RNAs(lncRNA))

不同於小分子RNA或者核糖體、線粒體RNA,lncRNA一般都在1kb(1000個鹼基對)以上,長的可以到10kb之間。這種奇異物質的存在一度令人非常費解:燒那麼多ATP轉譯出來的東東,不轉化成生產力(即蛋白質),就是為了NMD(無義降解, nonsense-mediated decay)嗎?


真無趣。本世紀以前,因為我們自身技術能力有限,lncRNA探測到的不多,所以就簡單地把幾個「特例」歸到無聊(nonsense)裡面去了。畢竟,我們人類無聊的東東太多了,閑著沒事轉譯那麼幾個啥事不幹的RNA算什麼呢?


然並卵。。。


直到我們玩轉了基因測序和分析技術,才被知識海洋的浪花掀了個跟頭。沒想到非編碼RNA比編碼的多那麼多!而且在進化樹中紮根很深,貌似非常重要的樣子!如果連小鼠中都有四五萬個,而且跟人類同源性很高,那它一定是有著重要的使命了。隨之而來的,就是關於lncRNA在基因調控和生理病理學各條戰線上默默貢獻的一線報道:轉譯、轉化、三維構象、表觀遺傳、癌症,等等等。。。


但是到目前為止,在多達六萬個lncRNA里(保守估計比編碼蛋白質的RNA多2-3倍), 真正有名有姓、在文獻里留了爪印的也就那麼幾十個,剩下的都是未知海洋啊!

閑著沒事想燒腦玩嗎,挑戰lncRNA吧! 那東西還特別地芳蹤飄渺捏!!

在人類基因方面有什麼有趣的發現或研究?



參考文獻:


The Vast, Conserved Mammalian lincRNome PLos Computational Biology. February 28, 2013The Vast, Conserved Mammalian lincRNome

Role of non-coding sequence variants in cancer. Nature Reviews Genetics 17, 93–108 (2016) doi:10.1038/nrg.2015.17


Long Noncoding RNAs in Cancer: From Function to Translation. Cell 1(2), p93–109, 2015http://dx.doi.org/10.1016/j.trecan.2015.08.010


Non-coding RNA: What is functional and what is junk? Front. Genet., 26 January 2015 |Non-coding RNA: what is functional and what is junk?.


2)重複序列(repetitive DNA sequence)

這種東西一眼看上去比lncRNA更簡單粗暴不靠譜。想想一長串CAGCAGCAG,或者TNNCTNNC之類的,綿延幾百上千回,看著就不像進化樹高端的人類基因組裡出來的不是?!


可它還偏偏就是,而且佔了整個基因組的一半以上。所以所謂垃圾序列就是直接說你捏!


這類奇葩雖然有個通用的大名,可是內容卻五花八門– 就一個簡單重複都能重複出那麼多花樣來。除了了解比較多的端粒序列(Telomere sequence)、核糖體序列以外,最近開始刷新存在感的包括衛星DNA序列—這東西超級難測序,以及各種古老病毒、轉座子遺留序列。


它們幹什麼呢?就像lncRNA 一樣,可以說什麼都干,往哪旮旯瞅都有它們摻乎。尤其是搗亂(疾病)方面,特別活分。但是同時因為它們簡單粗暴搞重複淹沒戰術,又特別難準確檢測。


重複序列會是未來數年內基因測序和分析技術的一個持續高難度挑戰。


Immune responses to endogenous retroelements: taking the bad with the good Nature Reviews Immunology 16, 207–219 (2016) doi:10.1038/nri.2016.27


The epigenetic landscape of Alu repeats delineates the structural and functional genomic architecture of colon cancer cells Genome ResearchThe epigenetic landscape of Alu repeats delineates the structural and functional genomic architecture of colon cancer cells.


2.分子演化很動蕩。


「分子演化」這個詞很早就有了,但是直到本世紀,隨著大規模DNA、RNA測序和分析技術的量子式飛躍才開始變成熱點的。尤其是在那些分裂頻繁、周遭環境變化劇烈的細胞群體中,DNA/RNA的持續大幅度演化就是自帶屬性。


也就是說測序只測一次兩次不大管用。尤其對於某些特殊細胞群體的基因,比如癌細胞或者癌前病變細胞,最好應該像血糖一樣定期監控才好。比如最近的研究進展發現,腫瘤的異質性變化十分劇烈,治療前、治療中、治療後,以及複發、擴散的情況下的基因指征甚至可以發生完全相反的變化。

在人類基因方面有什麼有趣的發現或研究?



3. 「長生」天機不可破。


自打鴻蒙初始,人類心智初開那時候,就不可抑制地迷戀上了尋找長生不老秘訣。幾千年的屢敗屢戰之後,本世紀剛剛玩轉了一個新玩具,自然要再試一把手氣如何。於是就開始了長壽人群的全基因組測序。


第一回試手氣,起點挺高:在世界範圍內找了801位百歲老人(平均年齡104歲),測了一回全基因組 (1);


然後分析啊分析(2)。。。


然後再接再勵:收集了7729 位85歲以上的老人的基因序列,分析啊分析 (3)。。。


然後。。。


就繼續屢敗屢戰了。(上帝冷笑一聲,長生不老的秘密這麼容易讓你們破譯,當我白吃飯的嗎?!)


所以關於長壽的基因秘訣,如果有的話,要麼是沒測出來,要麼是沒想到去分析。(跟沒說一樣)。


也許要結合點贊行為吧,誰知道呢?!


參考文獻:


(1)Genetic signatures of exceptional longevity in humans. PLoS ONE. 2012;7:e29848


(2)Meta-analysis of genetic variants associated with human exceptional longevity Aging (Albany NY). 2013 Sep; 5(9): 653–661. doi: 10.18632/aging.100594


(3)Genome-wide association meta-analysis of human longevity identifies a novel locus conferring survival beyond 90 years of age.Hum Mol Genet.2014 Aug 15;23(16):4420-32. doi: 10.1093/hmg/ddu139.

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