發(fā)布日期：2018-04-08

　　基因組相當(dāng)于機(jī)體的"指導(dǎo)手冊"，它以DNA的形式儲存了生物體最原始的信息，它決定了生物體的各種性狀以及患病的風(fēng)險。但由于該"手冊"是由生物語言書寫的，因此進(jìn)行解碼變得十分有挑戰(zhàn)。如今，來自哥倫比亞大學(xué)的研究者們開發(fā)出了一種計算機(jī)工具，能夠?qū)蚪M中最難以解碼的片段進(jìn)行翻譯。基于這一手段，研究者們能夠更進(jìn)一步地理解DNA如何指導(dǎo)生物體的發(fā)育，衰老以及疾病的發(fā)生。

　　這項(xiàng)研究發(fā)表在最近一期的《PNAS》雜志上。

（Mann Lab/Columbia's Zuckerman Institute）

　　"像果蠅這么簡單的生物，其基因組中也具有1.2億個堿基對，由于工具的限制，其中大部分基因片段的信息還沒有得到解析"，該研究的作者，來自哥倫比亞大學(xué)的獨(dú)立研究員Richard Mann博士說道。"然而，我們開發(fā)的算法則能夠?qū)@些遺傳密碼進(jìn)行逐一解析，從而得到更加完整的DNA密碼圖譜"。

　　遺傳學(xué)家滿長期以來都想發(fā)現(xiàn)DNA背后隱藏的秘密，其中一個例子就是一類叫做Hox的基因家族。歷經(jīng)幾十年的探索，研究者們發(fā)現(xiàn)盡管每個單獨(dú)的Hox基因?qū)ιL特征的影響都是獨(dú)立的，但hox轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合DNA的序列具有極高的相似性。

　　2015年，作者等人發(fā)現(xiàn)Hox轉(zhuǎn)錄因子也會與其它DNA位點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，盡管親和程度較低。研究者們認(rèn)為這些低親和力的位點(diǎn)對于Hox多種調(diào)控效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)具有關(guān)鍵的作用。不過如何鑒定這些基因組位點(diǎn)仍然是不小的挑戰(zhàn)。

　　為了解決這一問題，作者等人建立了分析遺傳活性的計算機(jī)模型。

　　早在幾年之前，作者等人開發(fā)了一種叫做SELEX-seq的基因測序手段，能夠系統(tǒng)性地分析所有Hox結(jié)合位點(diǎn)，但該技術(shù)也存在缺陷，即需要對重復(fù)的DNA片段反復(fù)測序。雖然每一輪測序都會得到新的信息，不過低親和力的位點(diǎn)仍然難以被檢測到。

　　為了解決這一問題，作者等人開發(fā)了更為復(fù)雜的計算機(jī)算法，能夠首次對SELEX-seq實(shí)驗(yàn)中所有序列的表現(xiàn)進(jìn)行分析，該算法名為BRLB。

　　作者認(rèn)為該算法能夠幫助科學(xué)家們拼接轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合以及激活的DNA序列，這對于尋找降低患病風(fēng)險的遺傳療法十分重要。

　　資訊出處：Scientists build better way to decode the genome

　　原始出處：Chaitanya Rastogi et al, Accurate and sensitive quantification of protein-DNA binding affinity, Proceedings of the National Academy of Sciences (2018). DOI: 10.1073/pnas.1714376115

來源：生物谷