由華盛頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組在新研究中確定了控制機體內(nèi)不同的基因何時、何處及如何開啟和關(guān)閉的百萬DNA“開關(guān)”的位置?；蛑徽既祟惢蚪M的2%，且易于識別，然而控制這些基因的on/off開關(guān)卻被加密保存在余下的98%的基因組中。

沒有這些稱作調(diào)控DNA（regulatory DNA）的開關(guān)，基因?qū)菬o活性的。世界各地的研究人員一直專注于識別調(diào)控DNA來了解基因組是如何運作的。利用來自國家人類基因組研究所ENCODE（DNA元件百科全書，Encyclopedia of DNA Elements）計劃資金開發(fā)的一項新技術(shù)，華盛頓大學(xué)的研究人員構(gòu)建出了第一張數(shù)以百計不同類型的活細胞中調(diào)控DNA定位的詳細圖譜。他們還編譯了一本關(guān)于書寫在調(diào)控DNA中的指令——基因組編程語言的字典。

兩篇論文的資深作者、華盛頓大學(xué)基因組科學(xué)和醫(yī)學(xué)副教授John A. Stamatoyannopoulos博士說：“這些突破性的研究提供了第一張控制人類基因的DNA開關(guān)的全面圖譜。這一信息對于了解機體如何生成不同類型的細胞，以及在疾病中正?；蚓€路如何重新布線至關(guān)重要。我們現(xiàn)在能夠以前所未有的詳細水平讀取活體人類基因組，并開始理解最終影響廣泛人類生物學(xué)的復(fù)雜指令集。”

下面是這些關(guān)鍵的結(jié)果：

1) 第一張構(gòu)成基因組“操作系統(tǒng)”的調(diào)控DNA開關(guān)的詳細圖譜。

調(diào)控DNA內(nèi)的指令被刻寫在功能上作為參與基因控制的特異蛋白停泊位點的小DNA“單詞”中。在許多情況下，這些開關(guān)定位遠離它們控制的基因。為了繪制這些調(diào)控DNA區(qū)域，研究人員利用了一種特殊的分子探針——一種稱作DnaseI的酶——剪切基因組的DNA骨架。在適當(dāng)條件下，這些剪切會精確發(fā)生在蛋白質(zhì)停泊于調(diào)控DNA的位點。通過用DNase I處理細胞，并采用大規(guī)模平行測序技術(shù)和強大的計算機分析剪切DNA序列的模式，研究人員構(gòu)建出了成百上千的不同細胞和組織類型中所有調(diào)控DNA的綜合圖譜。他們發(fā)現(xiàn)他們繪制了289萬個調(diào)控DNA區(qū)域，只有一小部分——約20萬個在所有特定細胞類型中處于活性狀態(tài)。研究人員還開發(fā)了一種方法將調(diào)控DNA與它所控制的基因連接起來。這些分析結(jié)果顯示了由十多個開關(guān)組成的大部分基因的調(diào)控“程序”?？偠灾@些研究結(jié)果大大擴展了對于基因如何控制以及控制在正常細胞和疾病細胞間有可能如何存在差異的理解。

2) 第一張人類基因組上調(diào)控蛋白停泊位點的全面圖譜揭示了由基因組編程語言構(gòu)成的DNA單詞詞典。

開啟和關(guān)閉基因的指令被書寫在稱作調(diào)控DNA的DNA開關(guān)中。這些開關(guān)分散在整個人類基因組的非基因區(qū)域。在繪制了調(diào)控DNA開關(guān)的位置圖譜后，華盛頓大學(xué)的研究人員想知道是什么給它們做上了記號。這些區(qū)域包含一些小的DNA“單詞”鏈，這些DNA“單詞”構(gòu)成了參與基因控制的特異調(diào)控蛋白的停泊位點。人類基因組包含成百上千生成這樣蛋白質(zhì)的基因。