Only Perception: 「垃圾」 DNA 證明有作用

2009-03-23

「垃圾」 DNA 證明有作用

'Junk' DNA proves functional
http://www.physorg.com/news145038245.html

November 04, 2008

在一篇發表於 Genome Research（2008）11/4 當期的論文裡，（新加坡）Genome Institute of Singapore (GIS) 的科學家們報告，先前所認為的「垃圾（junk）」DNA 其實是一種重要的成份，使人類有別於其他物種。

超過 50% 的人類 DNA 被稱為「垃圾」，是因為它由近乎相同序列的副本所組成。這些重複序列的一大來源是固有的病毒，它們在哺乳類演化期間的各種時機中，到處將它們自己插入基因組中。

GIS 研究者利用最新的定序技術證明，許多轉錄因子（控制其他基因表現的主要蛋白質）會結合特定的重複元素。研究者證明，在癌症與幹細胞生物學中扮演重要角色的五種關鍵轉錄因子的結合位置，有 18% 到 33% 是嵌入在特殊的重複家族（repeat families）中。

在整個演化期間中，這些重複在不同物種內被迫分散，並在這些基因組內到處創造出新的調控位置。因此，由這些轉錄因子所控制的那一組基因，在物種與物種間有可能明顯不同，而且那有可能是一種重要的演化驅動者。

這項研究也證明，這些重複並非「垃圾 DNA」，因為它們是演化變異性的一大來源，而且可能握有某些重要生理差異的關鍵，那使得人類有別於所有其他物種。

GIS 研究也強調了這部份基因組在功能上的重要性，那富含重複的序列。

"因為有許多生醫研究使用模型生物體，例如老鼠與靈長類，因此對於這些模型生物體與人類之間的差異有著詳盡的了解非常重要，這才能解釋我們的發現，" Guillaume Bourque, Ph.D. 說，GIS 資深小組領導人，同時也是本論文的領導作者。

"我們的研究發現意味著這些調查也必須要包含這些重複序列，因為它們很可能是模型生物體與人類之間重要差異的來源，" Dr. Bourque 補充。"我們若對於人類基因組特質有更好的理解，我們也更能理解疾病及其治療方法。"

"Dr. Bourque 等人的這些發現相當令人振奮，也可能代表著演化與基因調控的生物學，這十年來的重大發現之一，" Raymond White, Ph.D. 說，加州大學舊金山分校神經病學系的 Rudi Schmid 特聘教授，同時也是 GIS 科學顧問董事會主席。

"我們對於物種彼此互異（例如大鼠與猴子為何不同）的重要方向之一是在於基因表現的調控方式中 -- 在發展期間，基因在體內何處表現，以及它們回應環境刺激時做了多少事 -- 已存疑一段時間了，" 他補充。

"研究者所證明的是，攜有用來調控蛋白之結合位置的 DNA 片段（有時候能爆炸性的分布 (distribution) 到整個基因組的新位址）也可能改變了鄰近基因的活性。分布的工具似乎是某一類被稱為「transposable elements（轉位子）」的遺傳成份，那能在生物體歷史的某些時間中，從這一處跳躍到另一處。這些轉位子家族在每個物種之間也都不盡相同，那些已散佈的、結合調控蛋白的 DNA 片段也一樣。"

Dr. White 也補充："這種因為基因調控 DNA 序列家族的穿插式分布，而使得新物種形成的假說是一種強而有力的假說，那將會把實驗資源引導至測定這些調控 DNA 序列與鄰近基因間的功能性關係（functional relationships）上。我預料，當我們對於這些事件的知識增長時，我們將能更了解大鼠與猴子之間如何以及為什麼會如此不同，即便牠們在本質上共享著同樣的基因與蛋白質成份。"

※ 相關報導：

＊ Evolution of the mammalian transcription factor binding repertoire via transposable elements
http://genome.cshlp.org/content/18/11/1752.abstract

Guillaume Bourque, Bernard Leong, Vinsensius B. Vega,
Xi Chen, Yen Ling Lee, Kandhadayar G. Srinivasan,
Joon-Lin Chew, Yijun Ruan, Chia-Lin Wei, Huck Hui Ng,
and Edison T. Liu
Genome Res. 2008. 18: 1752-1762
doi: 10.1101/gr.080663.108