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The Scientist:值得关注的基因组研究

点击次数:777发布时间:2013/3/21

生物通报道  基因组研究是一门新兴的、发展迅速的生命科学,其普遍应用及向其他学科、领域的不断渗透日趋明显,这些学科涵盖了现代农业、生物能源、生态环境和人类健康等各个方面。随着测序成本的下降,基因组研究成果也呈现井喷之势。近日美国的《The Scientist》杂志推荐了近期值得关注的基因组测序研究,如下:生物通 
迅速变异的HeLa细胞
HeLa是种可在培养物中无限生长的细胞系,它帮助科学家们取得了一些伟大的科学成果,其中包括脊髓灰质炎疫苗的开发,及发现能够引起宫颈癌的人乳头状瘤病毒。自1951年,人们从一名死于巴尔的摩约翰霍普金斯医院名为Henrietta Lacks的妇女处取得这一宫颈癌的样本,至今它们促成了超过6万份研究论文。现在,研究人员次对HeLa细胞进行了测序,测序结果表明它们与普通人类细胞有极大的差异。以往的研究表明它们每条染色体都会多出一份额外的拷贝,有时甚至有多个拷贝。新研究证实每个基因常常存在多份额外拷贝,揭示出染色体显示“染色体碎裂”(chromothripsis)迹象。染色体碎裂是在癌细胞中特征性的破碎和重组事件。生物通 科学家们还观测了HeLa细胞的转录组发现了2000种不同的基因,相比于在人类组织中的标准水平,HeLa细胞中的这些基因呈较高水平表达,其中许多基因与细胞增殖、转录和DNA修复相关。
研究人员表示,很难判断哪些突变是多年来应用HeLa细胞的过程中出现的,它们是否从一开始就存在于HeLa细胞的癌生物学中。他们说,全基因组测序向人们提出了质疑,这一细胞系会否是研究人类生理和疾病的一个好的模型。生物通 J.J.M. Landry et al., ‘The genomic and transcriptomic landscape of a HeLa cell line,” G3: Genes, Genomes, Genetics, doi:10.1534/g3.113.005777, 2013.
抗病蝙蝠生物通 来自华大基因研究院和澳洲科学院等处的研究人员展开合作,对两个亲缘关系较远的蝙蝠物种:以水果和花蜜为食的黑狐蝠(Black flying fox)和以昆虫为食的大卫鼠耳蝠(David’s myotis)的基因组进行了测序,以更好地了解这些飞行哺乳动物的进化。
首先他们调查了尽管代谢活动增高,生成了大量有害的细胞废物,蝙蝠进化出飞行能力的机制。分析现代蝙蝠基因组表明,它们的共同蝙蝠祖先有几个修复信号基因受到正选择压力的作用。生物通 因为蝙蝠是许多新出现的对人类致命的病毒,包括Ebola、SARS、Hendra和Nipah病毒的储存库。研究人员还推测,蝙蝠共同拥有一些强选择先天免疫系统基因,它们能识别和抵御疾病,他们发现有几个与先天免疫相关的基因确实受到正选择压力的作用。有趣的是,其中一些免疫相关基因也是DNA损伤信号通路的组成部分,表明当蝙蝠开始飞行时,他们或许同时变得更加的抗病。
G. Zhang et al., “Comparative analysis of bat genomes provides insight into the evolution of flight and immunity,” Science, 339:456-60, 2013.生物通 适应性藻类
红藻Galdieria sulphuraria生存在充满硫磺和有毒金属的温泉中,这对于真核生物而言是一种恶劣的环境。全新的红藻基因组序列显示它借用了原核生物的一些基因来解决这一问题。事实上,研究人员估计其5%的蛋白质编码基因有可能来自其他的物种。生物通 
这并非是次在真核生物中发现原核生物基因,但却是研究人员次证实真核生物适应性利用了原核生物基因。研究小组发现75种外借基因,包括来自古细菌的ATP酶,帮助它们进化耐受热。他们还发现了来自细菌的盐和有毒金属转运蛋白,包括了一个有可能来自嗜热嗜酸菌的清除砷的泵。
G. Schönknecht et al., “Gene transfer from bacteria and archaea facilitated evolution of an extremophilic eukaryote,” Science, 339:1207-10, 2013.生物通 检测鹰嘴豆
鹰嘴豆是世界上仅次于大豆的第二种*普遍的豆科植物,是一个重要膳食氮来源,尤其是发展中国家。研究人员确定测序鹰嘴豆基因组,希望更多地了解如何培育出抗虫害及其耐旱品种。生物通
鹰嘴豆可以分为两种类型。Desi鹰嘴豆种子较小,主要食用于东南亚和中亚,而Kabuli则风靡全球。科学家们选择了一个叫做CDC Frontier的kabuli品种,它能抵抗两种主要的真菌疫病。为了更好地了解鹰嘴豆进化,他们随后对来气世界各地kabuli和desi品系的其他29个品种进行了测序。
研究小组发现了187个抗病基因。通过将高度培育的鹰嘴豆品种与更自然进化的地方品种进行比较,研究人员发现在培育品种中有122个基因似乎受到选择压力的作用,包括花期基因。desi品种相比于kabuli品种更加多样化,可能是因为kabuli在驯化后经历了进一步的选择。生物通 
R.K. Varshney et al., “Draft genome sequence of chickpea (Cicer arietinum) provides a resource for trait improvement,” Nature Biotechnology, 31:240–6, 2013.
靶向绦虫生物通 绦虫是一类危险的寄生虫,当前能有效对抗这些感染的治疗很少。绦虫可生活在人类宿主体内多年而不被发现,常常在它们极大,不容易用手术切除之时才被检查到。
一个研究小组对四个绦虫物种进行了基因组测序。其中三个物种感染人类,分别是狐狸绦虫(多房棘球绦虫)、狗绦虫(细粒棘球绦虫)和猪肉绦虫。另一个物种是大鼠绦虫(细粒棘球绦虫),在实验室中研究的是人类感染性绦虫的一个类似物短小绦虫。生物通 研究人员发现,与其他动物相比,绦虫失去了一些与代谢相关的基因,获得了一些吸收营养物的基因,这或许可解释为它们进化为了宿主依赖性的寄生虫。例如,它们不能合成某些蛋白质、脂肪酸和胆固醇,现在它们只能从宿主处获取。
利用在其他生物中获得的成功药物靶点知识,研究人员还扫描了基因组寻找了药物靶点。他们发现了与多房棘球绦虫各种活动,从蛋白质降解到离子运输到酸度控制等相关的1082个靶蛋白。他们对它们成为药物靶点的潜力进行了评分。科学家们计划筛查这些药物,希望能够*终开发出针对绦虫感染的新疗法。来源:生物通

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