美國國立衛(wèi)生研究院下屬國家關(guān)節(jié)肌肉骨骼及皮膚病研究所（NIAMS）的科學(xué)家們在新研究中證實，過去被認(rèn)為是“垃圾”的DNA在免疫系統(tǒng)反應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。研究結(jié)果發(fā)表在近期的《細胞》（Cell）雜志上，有可能促成發(fā)現(xiàn)治療免疫相關(guān)疾病的新靶點。

人類基因組中有32億DNA堿基對，但只有2%的區(qū)域能夠編碼蛋白質(zhì)。其他的大量冗余DNA，和基因一樣都是遺傳材料，但卻不能編碼用于建造動物身體、加速細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì)。到目前為止，這些基因組DNA的功能大多未知且遭到忽視。

采用全基因組DNA測序技術(shù)，美國國立衛(wèi)生研究院的研究人員對基因組DNA進行了檢測，以確定哪部分積極參與支持了各種細胞功能。研究人員發(fā)現(xiàn)信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT）蛋白家族成員在形成免疫系統(tǒng)輔助性T細胞（T helper cell）特性中發(fā)揮主要作用。重要的是，當(dāng)研究“垃圾”DNA的影響時，他們看到STAT蛋白對于增強子活性的調(diào)控有可能導(dǎo)致了比預(yù)期更大的作用。增強子是基因外部的短DNA區(qū)域，它對基因轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用。盡管增強子并不能直接編碼蛋白質(zhì)，但它們卻調(diào)控了蛋白質(zhì)的生成過程。

這項工作為我們提供了一個細胞環(huán)境如何幫助決定細胞特性。具體來說，研究小組證實STAT蛋白充當(dāng)了環(huán)境傳感器，通過調(diào)控基因組“垃圾”區(qū)域中的增強子，決定了T細胞成為何種亞型。這一工作應(yīng)該有助于闡明這些開關(guān)可能與免疫疾病遺傳風(fēng)險相關(guān)的機制。

1972年，已故遺傳學(xué)家大野乾(Susumu Ohno)發(fā)明了“垃圾DNA”這個術(shù)語，用以表述所有不能編碼蛋白質(zhì)的DNA片段，其中大多數(shù)片段都是一些重復(fù)序列，隨機散步在整個基因組上。以前大家都認(rèn)為垃圾DNA可能沒有什么功能，然而近年越來越多的研究表明它們并非百無一用。

不久前，《自然》（Nature）雜志同期發(fā)表了6篇論文，講述垃圾DNA的故事（延伸閱讀：十年努力，六篇Nature論文：講述垃圾DNA的故事 ）。研究人員發(fā)現(xiàn)，許多人類基因組的非編碼部分包含蛋白可以綁定的區(qū)域，這將會影響附近和遠處的基因表達。一些沒有翻譯成蛋白的非編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄成了RNA分子。還有一些影響了DNA折疊和包裝的方式。對此研究人員表示我們真的沒有任何多余的大區(qū)域DNA。“垃圾”的比喻并不恰當(dāng)。