子科生物報(bào)道：動(dòng)物多樣性和進(jìn)化受到遺傳密碼表達(dá)方式變化的驅(qū)動(dòng)。稱為增強(qiáng)子的特定DNA序列控制著在發(fā)育過(guò)程中基因表達(dá)的位置，時(shí)間和強(qiáng)度，從而創(chuàng)造出不同的生物。因此，研究增強(qiáng)子以及它們?nèi)绾螌?dǎo)致基因表達(dá)的不同模式有助于我們進(jìn)一步了解進(jìn)化的發(fā)生方式。而且更重要的是，除了推動(dòng)物種進(jìn)化外，增強(qiáng)子還與疾病有關(guān)：增強(qiáng)子中的突變與超過(guò)80％的人類疾病有關(guān)。

EMBL，霍華德休斯醫(yī)學(xué)院等處的研究人員利用新科技分析基因組調(diào)控區(qū)域的突變?nèi)绾斡绊憚?dòng)物發(fā)育，這一成果公布在Nature雜志上。

EMBL的Justin Crocker博士解釋說(shuō)：“我們?cè)谧匀唤缈吹降纳锒鄻有院艽蟪潭壬鲜怯稍鰪?qiáng)子的變化引起的。了解并隨后嘗試預(yù)測(cè)它的演變是一項(xiàng)重要任務(wù)?！?br>

在這項(xiàng)研究中，研究人員對(duì)果蠅模型生物中的特定增強(qiáng)子進(jìn)行了廣泛的研究，他們發(fā)現(xiàn)這種增強(qiáng)子包含比預(yù)期更多的信息。

“每當(dāng)我們改變一個(gè)增強(qiáng)子DNA序列的單個(gè)堿基時(shí)，我們就會(huì)對(duì)其驅(qū)動(dòng)的基因表達(dá)模式進(jìn)行重大改變，” EMBL博士研究生，文章一作Timothy Fuqua解釋說(shuō)， “我們還發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)子的幾乎所有突變都以多種方式改變基因表達(dá)模式。例如，一個(gè)突變不僅控制表達(dá)模式在飛行中的位置，還控制何時(shí)以及表達(dá)多少基因。 ”

這些結(jié)果是令人驚訝的，并且與先前關(guān)于增強(qiáng)子的認(rèn)知相矛盾。

研究人員指出，這些復(fù)雜的基因表達(dá)模式是由與增強(qiáng)子連接的不同蛋白質(zhì)產(chǎn)生的?！把芯拷Y(jié)果表明，發(fā)育增強(qiáng)子編碼的信息水平比以前認(rèn)為的要高得多?！?“當(dāng)我們收到數(shù)據(jù)時(shí)，我真的感到震驚！我簡(jiǎn)直不敢相信，為了確認(rèn)，我們一再重復(fù)?！?/p>

重要的是，增強(qiáng)子內(nèi)編碼信息的密度也限制了動(dòng)物如何進(jìn)化。研究還表明，每種可能的突變都有一定的發(fā)生可能性。這使科學(xué)家能夠發(fā)現(xiàn)進(jìn)化的方向。 “我們的結(jié)果指出應(yīng)該重新評(píng)估我們對(duì)這些區(qū)域如何促進(jìn)人類健康的假設(shè)?！?/p>

雖然增強(qiáng)子的研究是分子生物學(xué)領(lǐng)域一個(gè)公認(rèn)的領(lǐng)域，但這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于其已研究的突變數(shù)量之多。研究小組在一個(gè)增強(qiáng)子內(nèi)創(chuàng)造了700多個(gè)獨(dú)特的，隨機(jī)產(chǎn)生的突變。

 “以前沒(méi)有人在如此深度的深度上研究過(guò)如此眾多的增強(qiáng)子變體。就好像進(jìn)化發(fā)生在我們眼前一樣！”

而且為了能進(jìn)行如此多的實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)還建立了一個(gè)機(jī)器人，該機(jī)器人可以處理研究中所用的果蠅胚胎，并使用自動(dòng)顯微鏡為每條突變線拍攝圖像。

HHMI的Janelia研究園區(qū)小組負(fù)責(zé)人David Stern說(shuō)：“真正的明星是這個(gè)機(jī)器人。” “這是極富創(chuàng)造力的工程。”

“我們的研究表明，我們對(duì)增強(qiáng)子的了解被簡(jiǎn)單化了。這表明我們必須比以往更詳細(xì)地進(jìn)行研究。”因此，在下一步中，該團(tuán)隊(duì)不僅要擴(kuò)展途徑和通量，而且還計(jì)劃研究其他增強(qiáng)子，看看是否可以觀察到類似的效果。Fuqua總結(jié)說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)的東西可以應(yīng)用于其他增強(qiáng)子嗎？我們還不知道。但是我們計(jì)劃找出答案。”