發(fā)布日期：2018-04-08
基因組相當于機體的"指導手冊"，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險。但由于該"手冊"是由生物語言書寫的，因此進行解碼變得十分有挑戰(zhàn)。如今，來自哥倫比亞大學的研究者們開發(fā)出了一種計算機工具，能夠對基因組中最難以解碼的片段進行翻譯?；谶@一手段，研究者們能夠更進一步地理解DNA如何指導生物體的發(fā)育，衰老以及疾病的發(fā)生。
這項研究發(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，來自哥倫比亞大學的獨立研究員Richard Mann博士說道。"然而，我們開發(fā)的算法則能夠對這些遺傳密碼進行逐一解析，從而得到更加完整的DNA密碼圖譜"。
遺傳學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。歷經幾十年的探索，研究者們發(fā)現(xiàn)盡管每個單獨的Hox基因對生長特征的影響都是獨立的，但hox轉錄因子結合DNA的序列具有極高的相似性。
2015年，作者等人發(fā)現(xiàn)Hox轉錄因子也會與其它DNA位點進行結合，盡管親和程度較低。研究者們認為這些低親和力的位點對于Hox多種調控效應的實現(xiàn)具有關鍵的作用。不過如何鑒定這些基因組位點仍然是不小的挑戰(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結合位點，但該技術也存在缺陷，即需要對重復的DNA片段反復測序。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)了更為復雜的計算機算法，能夠首次對SELEX-seq實驗中所有序列的表現(xiàn)進行分析，該算法名為BRLB。
作者認為該算法能夠幫助科學家們拼接轉錄因子結合以及激活的DNA序列，這對于尋找降低患病風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
