PNAS：科学家发现人类基因组进化“指纹”

huoli28

“人类基因组计划”显示，人类30亿个碱基对中只有很少一部分用于编码蛋白质。那么人类基因组剩余的部分在起着什么作用？它们是否只是之前遗传事件的残余？

美国科学家近日研究发现，遗传信息转变为蛋白质的过程中会留下遗传“指纹”，这些“指纹”甚至会出现在未参与蛋白编码过程的序列中。研究人员估计这些“指纹”至少影响到了三分之一的基因组，这表明虽然大部分DNA不参与编码蛋白，但是它们对在进化期间保持持续性具有重要的生物学作用。相关论文4月7日在线发表于美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。

生物学家认为，不同物种的基因组有些相关序列相差很大，这是进化导致的突变所致；而有些相关序列所含基因相似，这些序列称为保守序列（conserved sequences），这些序列中基因的突变会使物种无法存活。生物学家因此将保守序列视为生物学重要性的标记。

要检测保守性，研究人员需要在两个物种中找到匹配的序列。这对编码序列来说相对简单，而对非编码序列来说则要困难许多。即使在一个基因之内，编码目标蛋白的序列也通常会点缀着“内含子”（introns），这些内含子在蛋白质形成之前会被切除下来。

之前，科学家猜测内含子中的突变不会影响最后的蛋白质，所以它们就简单地积累起来。而在最新的研究中，美国冷泉港实验室和芝加哥大学的研究人员发现，即使在这些区域，进化也会拒绝一些类型的突变。研究负责人、冷泉港实验室教授Michael Zhang认为，虽然选择是微弱的，但就对存活的影响来说，“内含子不是中立的”。

接下来的研究发现，必须有某种信号序列（signal sequences）出现在内含子中，它才能被很好地剪切，否则会带来潜在的致命效果。其它一些序列同样得以保存在保留区域内。

研究人员还发现了内含子和编码区对不同碱基的偏爱。这些区域一共构成三分之一多的基因组，经历着进化的选择压力。这一发现支持了其他一些研究的结果，即虽然大多数DNA不编码蛋白质，它们中的大部分却具有重要的生物学意义。

除了证明了剪接怎样影响遗传进化之外，此次研究还确定了一些可能的信号序列，其中一些为过去已知，另一些则是全新发现。论文合作者、冷泉港实验室教授Adrian Krainer说：“令人激动的是，将来要用实验方法检测这些预测元素是否是真的。”