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2007年5月9日，星期三

与人类基因组的比较表明，“垃圾” DNA是基因创新中的创造力。

由麻省理工学院和哈佛大学博德研究所的研究人员领导，并由美国国立卫生研究院（NIH）支持的国际团队今天宣布，公布了有袋动物的第一个基因组序列，该基因组序列属于南美负鼠。在5月10日的《自然》杂志上发表的有袋动物基因组与包括人类在内的非有袋动物基因组的比较中，研究团队发现导致人类基因组序列的大多数创新不在于蛋白质编码基因，而在于直到最近才被称为“垃圾” DNA的区域。

南美灰负尾短尾猴（ Monodelphis domestica）的高质量基因组序列的研究始于2003年，耗资约2500万美元。测序工作由美国国立卫生研究院（NIH）的国家人类基因组研究所（NHGRI）资助，并在NHGRI大规模测序研究网络的成员Broad Institute测序平台上进行。

负鼠基因组在生命树上占有独特的位置。 NHGRI主任弗朗西斯·科林斯（Francis S. Collins）博士说：“这种分析填补了我们对包括我们自己在内的哺乳动物基因组如何进化的认识的关键空白。”这些新发现表明，了解整个人类基因组非常重要，而不仅仅是包含编码蛋白质基因的部分。如果我们要拥有最完整的工具箱来探索人类生物学并改善人类健康，就必须确定基因组中的所有功能元件。”

有袋动物在哺乳动物中是独特的，因为它们的幼年出生在发育的极早期阶段，附着在其母亲的乳头上，并在保护袋中完成其随后的发育。这使年轻人易于进行早期发育研究。

Monodelphis可以作为其他许多生物医学研究领域的模型。例如，它是唯一已知的其中仅紫外线会引起黑色素瘤的实验动物，黑色素瘤是一种皮肤癌，也能侵袭暴露于太多紫外线的人类。拥有负鼠基因组的序列将使研究人员能够更多地了解黑素瘤的分子基础及其进展，并探索新疗法和预防性疗法的发展。

负鼠基因组序列还为研究人员提供了有关人类基因组进化起源的崭新视角。它揭示了人类，小鼠和狗等胎盘哺乳动物之间的遗传差异；以及负鼠和袋鼠等有袋哺乳动物。

有袋动物是胎盘哺乳动物的近亲。由于这种关系，负鼠基因组提供了一个独特的视角，可用来观察我们自身基因组的进化。分析程序和该研究的资深作者。

有袋动物和胎盘哺乳动物的祖先在1.8亿年前发生了分歧。通过比较负鼠和人类的基因组，研究人员能够查明胎盘哺乳动物中存在但有袋动物中却缺少的遗传元素，也就是可能构成两种类型哺乳动物之间许多差异的遗传因素。

有趣的是，在这个相对较近的进化时期中，人类基因组中大约五分之一的关键功能元件出现了。通过关注最新创新，科学家得出了两个主要发现：

• 首先，最近的遗传创新中的绝大多数（约95％）不在于蛋白质编码基因，而在于基因组中不包含基因的区域，直到最近才被许多人称为垃圾DNA。现在，研究人员知道，垃圾DNA可能包含影响附近基因活性的调控元件，但这些非基因区域的重要性仍在充分揭示中。新的结果表明，哺乳动物通过发明新的蛋白质而没有那么多的进化，而只是通过调节决定何时何地制造蛋白质的分子控制来进化。
• 其次，许多新的DNA指令似乎源自转座子或“跳跃基因”，转座子也位于曾经被认为是垃圾DNA的区域。当将人类基因组与负鼠基因组进行比较时，研究人员发现，至少有16％的转座子来源的序列发生了突变，超出了识别点的范围。

这项研究的第一作者，博德研究所的一位研究人员塔吉·米克尔森（Tarjei Mikkelsen）说：“转座子的生活方式很不安宁，经常将自己从一条染色体穿梭到另一条染色体上。” “现在很明显，他们在旅行中正在围绕基因组传播关键的基因创新。”

从负鼠基因组分析中得出的其他重要发现包括：

• 负鼠具有许多与免疫有关的基因，挑战了有袋动物仅具有原始免疫系统的观念。
• 负鼠基因组具有不寻常的结构，其染色体少于人类基因组（分别为9对对23对），但总长度更长（分别为34亿对30亿个碱基）。

负鼠和人类基因组序列，以及多种其他生物的序列，例如小鼠，大鼠，狗，黑猩猩，猕猴，猩猩，牛，蜜蜂，果蝇，round虫和酵母菌，可以通过以下方式访问公共基因组浏览器：基因库（ www.ncbi.nih.gov/Genbank ）在美国国立卫生研究院国家生物技术信息中心（NCBI）;加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的UCSC基因组浏览器（ www.genome.ucsc.edu ）； Wellcome Trust Sanger研究所和EMBL-欧洲生物信息学研究所的Ensembl Genome Browser（ www.ensembl.org ）；日本DNA数据库（ www.ddbj.nig.ac.jp ）；和EMBL-Bank（ www.ebi.ac.uk/embl/index.html ），在欧洲分子生物学实验室的核苷酸序列数据库中找到。

南美负鼠的高分辨率照片可在以下网址获得： http : //www.genome.gov/Images/press_photos/highres/93-300.jpg 。

NHGRI是美国国立卫生研究院（DHHS）的下属机构NIH的27个研究所和中心之一。有关NHGRI的其他信息，请访问其网站www.genome.gov 。

关于美国国立卫生研究院（NIH）：美国国立卫生研究院（NIH）是美国的医学研究机构，包括27个研究所和中心，并且是美国卫生与公共服务部的组成部分。 NIH是进行和支持基础，临床和转化医学研究的主要联邦机构，并且正在调查常见和罕见疾病的病因，治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息，请访问www.nih.gov 。

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