2011-02-08

研究者破解「剪接編碼」

Researchers crack 'splicing code,' solve a mystery underlying biological complexity
http://www.physorg.com/news192282850.html

May 5, 2010

加拿大多倫多大學的研究者在這個問題上:「活細胞如何利用數量有限的基因產生極度複雜的器官,例如腦」,發現重要的新觀點。

一篇五月6日發表在 Nature 期刊上,標題為「Deciphering the Splicing Code」的論文中,一個由多倫多大學 Brendan Frey 與 Benjamin Blencowe 教授所領導的團隊描述,隱匿在 DNA 中的編碼如何解釋遺傳研究中一個重要的謎團,此即:數量有限的人類基因如何產生數量非常龐大的遺傳訊息。在我們理解細胞內的基因組與複雜過程的活化上,這項發現橋接一個十年之久的間隙,有朝一日還能幫助預測或預防像癌症或神經退化性失調這樣的疾病。

當人類基因組於 2004 年被完整定序後,大約發現了二萬個基因。然而,活細胞被發現利用這些基因產生更豐富且更動態的指令來源,由數十萬個遺傳訊息所組成,指導絕大多數的細胞活動。Frey,他受聘於醫學工程系,將此發現喻為「在一道上鎖的門後聆聽完整的管弦樂隊演奏,當你撬開門後,你發現只有 3 到 4 位音樂家產生所有的音樂。」

為了理解活細胞如何在其遺傳資訊中產生大量的多樣性,Frey 與博士後研究員 Yoseph Barash 開發出一種電腦輔助的新生物分析方法,尋找藏匿在基因組內的「碼字(codewords)」,那構成所謂的「剪接編碼(splicing code,剪接密碼)」。該編碼所包含的生物規則被用來統御「從基因組複製而來的各部份遺傳訊息如何能以不同方式剪接在一起,藉此產生不同的遺傳訊息(傳訊 RNA,mRNA)」。"例如,三個神經元表面蛋白(neurexin)能生超過 3,000 種遺傳訊息,那能幫助控制腦部的「接線」," Frey 說。

"先前,研究者並沒有預測遺傳訊息如何在一個活細胞內被重新排列,或剪接," Frey 說。"我們發現的剪接碼已經成功地用來預測,數以千計的遺傳傳訊習如何在許多不同的組織中以不同方式重新排列。" Blencowe 的小組,包括畢業生 John Calarco,產生了實驗資料用以從編碼推論及測試預測。"剪接編碼能在如此大的規模下做出精確的預測,對此領域而言是一大進步," Blencowe 說。

Frey 與 Blencowe 將其計畫之成功歸因於其團隊訓練有素的計算與實驗生物學家間的密切合作。"理解一複雜生物系統猶如了解一複雜的電路。我們的團隊利用此小組所產生的大規模實驗資料對剪接碼進行「逆向工程」," Frey 說。

※ 相關報導:

* Deciphering the splicing code
http://www.nature.com/nature/journal/v465/n7294/full/nature09000.html
Yoseph Barash, John A. Calarco, Weijun Gao, Qun Pan,
Xinchen Wang, Ofer Shai, Benjamin J. Blencowe,
Brendan J. Frey
Nature Vol. 465, 53-59, 06 May 2010
doi: 10.1038/nature09000
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