生物通報道  進(jìn)入21世紀(jì)，隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，基因測序得到越來越廣泛的應(yīng)用，有專家曾經(jīng)預(yù)言基因科學(xué)產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)zui大的產(chǎn)業(yè)之一。尤其是近年來隨著基因組測序技術(shù)的進(jìn)步，相關(guān)研究成果的發(fā)布更是呈現(xiàn)“井噴”之勢。10月27日，一期Nature雜志紙版及網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表了基因組測序的三項重要研究成果：豬蛔蟲基因組圖譜、14世紀(jì)歐洲“黑死病”死者基因組重建以及哺乳動物基因組“暗物質(zhì)”的解碼。

在*篇文章中，由澳大利亞墨爾本大學(xué)和華大基因研究人員主導(dǎo)的一個小組完成了對豬蛔蟲（Ascaris suum）的基因組測序。
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寄生蟲病是一類在流行，并嚴(yán)重長期威脅著人類健康、福祉和食品生產(chǎn)的疾病。當(dāng)前約有20億人感染由各種類型的線蟲包括蛔蟲、鉤蟲和鞭蟲引起的寄生蟲病，并且主要集中在亞非拉美的一些發(fā)展中國家及貧窮國家。人類每年因感染寄生中所導(dǎo)致的死亡人數(shù)多達(dá)13.5萬人，給帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。蛔蟲病是目前zui常見的一種寄生蟲病，約有1.2億成人和小孩感染導(dǎo)致營養(yǎng)不良、身體及智力發(fā)育遲緩，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致死亡。此外，蛔蟲寄生在豬體內(nèi)也可導(dǎo)致仔豬生長減慢、發(fā)育停滯甚至死亡，是造成養(yǎng)豬業(yè)損失zui大的寄生蟲病之一。因而目前科學(xué)家們也將蛔蟲作為理想模型進(jìn)行寄生蟲病研究。
在這篇文章中，研究人員完成了對豬蛔蟲基因組的測序、組裝和注釋，獲得了大小為273Mb的基因組圖譜。研究分析發(fā)現(xiàn)與其他的線蟲基因組比較，蛔蟲基因組顯示低重復(fù)序列（4.4%），并預(yù)期包含了大約18,500個蛋白編碼基因。此外，研究人員還鑒別出了一批與寄生蟲穿越和降解組織有關(guān)的基因，此外還有一些與調(diào)控或逃逸宿主免疫反應(yīng)的基因。

這一研究組完成基因組測序的Ascaris suum寄生蟲，雖然只是主要感染豬，但是這種寄生蟲與另外一種人類寄生蟲：Ascaris lumbricoides（人蛔蟲）親源關(guān)系十分近。因此這一基因組圖譜為寄生蟲領(lǐng)域的研究人員提供了新的全面的研究資源，并為開發(fā)出防治蛔蟲及其他寄生蟲病新的干預(yù)措施（包括藥物、疫苗和診斷測試）提供了重要的數(shù)據(jù)支持。
在第二篇文章中，來自加拿大麥克馬斯特大學(xué)和德國圖賓根大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用DNA回復(fù)和測序技術(shù)重建了14世紀(jì)造成蔓延歐洲各地“黑死病”（淋巴腺鼠疫）疫情的“鼠疫耶爾森菌”的基因組。

歐洲中世紀(jì)所稱的黑死病，一般認(rèn)為就是現(xiàn)在的鼠疫。它由鼠疫桿菌引起，曾在中世紀(jì)的歐洲大規(guī)模流行，使得西歐人口幾近減半，引起巨大恐慌。 黑死病的一次主要暴發(fā)期是在1347年到1351年間，當(dāng)時的倫敦為了處理病死者的尸體，曾專門建立了幾塊墓地。
這一研究團(tuán)隊從位于倫敦East Smithfield的*造幣廠所在地的一個大墓地挖掘出的四個人的殘骸中分離出了這一病原體的DNA片段。研究人員利用提取出的全部DNA重建了這一中世紀(jì)黑死病致病菌的基因組。分析顯示現(xiàn)在所有的鼠疫桿菌從基因上看都源于這一黑死病致病菌，該病菌可算得上是“瘟疫之祖”。

這是科學(xué)家們成功繪制出一種遠(yuǎn)古病原體的重組基因組圖譜，并據(jù)此追蹤鼠疫桿菌的進(jìn)化歷程。同時標(biāo)志科學(xué)家們已具備了對任何一類遠(yuǎn)古致病菌基因組進(jìn)行重構(gòu)的能力，對推動流行病學(xué)研究具有非常重要的意義。
在第三篇文章中，由美國哈佛-麻省理工的博德研究所的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個小組通過比較分析29種哺乳動物的基因組序列，發(fā)現(xiàn)了人類基因組中存在大量的“暗物質(zhì)”，這些基因組分析圖譜為科學(xué)家們解析與成千上萬人類疾病相關(guān)的遺傳學(xué)改變提供了重要的研究數(shù)據(jù)。

科學(xué)家們曾在早期對人類和小鼠基因組的比較研究中間接地推斷出了這些基因調(diào)控序列的存在，但長期以來只找到其中的一小部分。就像構(gòu)成宇宙的主要物質(zhì)——暗物質(zhì)和暗能量一樣，科學(xué)家們無法看到，也無法探測到它們。
在過去的5年里，來自博德研究所、華盛頓大學(xué)基因組中心和貝勒醫(yī)學(xué)院人類基因組測序中心的研究人員對包括兔子、蝙蝠、大象在內(nèi)的29種有胎盤哺乳動物進(jìn)行了全基因組測序。在這篇文章中，他們比較分析了這29種哺乳動物的全部基因組序列，找出了這些物種基因組中基本保持不變的區(qū)域。

除了少數(shù)幾個物種中的個別調(diào)控區(qū)域，新圖譜揭示了存在于這些哺乳動物基因組非編碼區(qū)的大約300萬個新元件，這些元件的中斷似乎與人類的疾病有著密切的相關(guān)性。研究人員表示那些有可能導(dǎo)致疾病的突變在數(shù)百萬年的進(jìn)化中被保存下來，但通常在人類罹患某種特定疾病時則會發(fā)生中斷。揭示出這些致病突變以及它們的潛在功能，將有助于科學(xué)家們揭示潛在的疾病機(jī)制，發(fā)現(xiàn)有潛力的藥物靶標(biāo)。
在對這些新元件進(jìn)行進(jìn)化標(biāo)記和實驗數(shù)據(jù)比較分析后，科學(xué)家從中鑒別出了大約4000種新外顯子，1萬個調(diào)控蛋白質(zhì)生成的高度保守元件，超過1000個在基因調(diào)控中發(fā)揮不同作用的RNA二級結(jié)構(gòu)新家族以及270萬個預(yù)測的轉(zhuǎn)錄因子靶標(biāo)。
與人類常見疾病相關(guān)的大部分遺傳變異通常都發(fā)生在基因組的非蛋白質(zhì)編碼區(qū)域。然而對于研究者而言，在這些區(qū)域準(zhǔn)確地找到致病突變卻存在極大的困難。新圖譜將幫助科學(xué)家更輕松地破譯人類基因組中疾病相關(guān)的遺傳變異。

來源：生物通