绘制基因组丛林：独特的动物特征可以洞察人类疾病|犹他大学健康-大发娱乐

2018年3月6日

从蝙蝠的翅膀到大象的抗癌能力, 犹他健康大学的一个跨学科科学家团队正在利用动物的独特特征来确定人类基因组中可能影响健康的区域. 该项目的研究结果发表在3月6日的《大发娱乐》杂志上细胞的报道.

研究小组正将注意力转向哺乳动物基因组的非编码区域. 构成了98%的基因组, 这些区域不编码蛋白质, 但它们含有“开关”，像导体一样控制基因表达的时间和地点. 大多数非编码区在健康和疾病中的作用尚不清楚.

“人们过去把非编码区称为垃圾DNA, 但我认为这是一片尚未被探索过的丛林,” 克里斯托弗·格雷格博士她是大发娱乐神经生物学和解剖学助理教授. “大发娱乐正在探索非编码区域，试图发现基因组中可能控制不同疾病的新部分.”

在基因组中设置路标

研究小组搜索了五种动物基因组的“垃圾”部分——大象, 冬眠的蝙蝠, 逆戟鲸和海豚, 裸鼹鼠和十三棱地松鼠——用来识别进化迅速的区域.

研究小组在每只动物的基因组中发现了数千个加速区域. 在这些加速进化的区域中，有些可能赋予了大发娱乐赋予每个物种的可识别特征, 就像蝙蝠的翅膀, 大象巨大的体型和十三纹地松鼠独特的颜色.

“大发娱乐利用不同物种的极端特征来发现人类基因组中的非编码区域，这些区域可能在塑造健康和疾病方面发挥重要作用,埃利奥特·费里斯说, 论文的第一作者，也是格雷格实验室的生物信息学家和计算机程序员.

研究人员确定了以下因素：

与DNA修复有关的大象基因组可能有助于研究癌症抗性；
与翅膀发育有关的蝙蝠基因组可能有助于研究手脚异常；
海豚和逆戟鲸的基因组与眼睛发育有关，这可能有助于研究角膜发育, 以及与适应高压环境有关的因素，这些因素可能有助于理解凝血障碍；
thirteen-lined ground squirrel 基因组 linked to coloration/pigmentation that could help in study of albinism 和 Leopard Syndrome; 和
裸鼹鼠基因组与眼睛发育有关，可能有助于青光眼的研究.

“这种方法使大发娱乐能够揭示整个动物王国疾病的自然潜在解决方案,合著者说。约书亚希夫曼，医学博士, 儿科肿瘤学家，美国犹他大学医学院儿科教授，亨茨曼癌症研究所研究员。. “Dr. 格雷格和他的团队正在建立沙盒，大发娱乐可以一起探索，以扩大大发娱乐对癌症等疾病的潜在治疗靶点的库.”

每当一个细胞复制时，它就为可能导致癌症的新突变打开了大门. 然而巨大的大象, 哪种动物的细胞比人类多100倍，而且能活60到70年, 很少患这种病吗.

希夫曼研究大象是为了了解大象对癌症天然抵抗力背后的基因. 在之前的一项研究中, 他的团队与其他合作者合作，确定了肿瘤抑制基因（p53）的额外拷贝的潜在作用，这种拷贝增加了大象消除带有DNA损伤的癌前细胞的能力.

格雷格和费里斯测试了大象基因组中的加速区域是否揭示了形成对突变和癌症的抵抗力的额外候选元素. 他们发现了三种基因(芳珂, VRK2 和 BCL11A)与大量加速进化的区域有关. 这些基因参与了防止突变的DNA修复.

希夫曼和他的团队在实验室对成年非洲象的血液样本进行了另一系列实验，以发现这些基因如何对大象细胞中的DNA损伤做出反应. 格雷格实验室能够利用这些数据表明，许多对DNA损伤有反应的不同基因都富集在大象加速区. 研究结果揭示了哺乳动物基因组中可能促进癌症抵抗的元素图谱.

“大发娱乐在大象基因组中确定了p53之外的候选机制，以逃避癌症,葛雷格说. “大象的研究结果揭示了人类基因组中的非编码序列，大发娱乐预测这些序列可能控制基因活性，减少突变和癌症的形成.”

格雷格和希夫曼正在合作研究如何将这项研究中确定的基因组区域应用于人类医学. 未来的功能研究需要测试这些加速区域是否控制人类的疾病进程.

“大发娱乐正盯着未知的领域，”格雷格说. “这种方法为大发娱乐大发娱乐提供了一种探索基因组的新方法，并有可能发现新的鉴定方法, 诊断和治疗疾病.”

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丽莎Abegglen, 博士学位, 与uu的儿科和HCI的希夫曼实验室合作, 也参与了这项研究, 题为“独特物种的加速进化揭示了临床相关特征的候选元素”, 包括突变和抗癌.”

该项目由美国国立卫生研究院资助, 纽约干细胞基金会, 国家癌症研究所, 亨茨曼癌症基金会, 润格林兄弟. 菲尔德家族基金会的儿童基金, Li-Fraumeni综合征协会, 足球希望基金会, 和面面包坊 & 咖啡馆（希望战胜儿童癌症运动）.

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