馬里蘭州貝塞斯達， 2014年11月19日，星期三 - 從人類和老鼠的進化時間和基因組景觀看，一個國際研究小組發(fā)現(xiàn)了為什么老鼠的某些過程和系統(tǒng) - 如免疫系統(tǒng)的強大線索，新陳代謝和壓力反應 - 與人們的不同?；诙嗄甑男∈蠛突蛘{(diào)控研究，他們開發(fā)了一種資源，可以幫助科學家更好地了解小鼠和人類之間的相似性和差異是如何寫入基因組的。

他們的研究結果 - 由小鼠ENCODE Con??sortium于2014年11月19日在線(以及11月20日出版)在Nature和其他幾篇出版物中的四篇論文中報告 - 檢查了調(diào)控小鼠和人類基因組所涉及的遺傳和生化程序?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，一般來說，用于控制基因活動的系統(tǒng)在小鼠和人類中有許多相似之處，并且通過進化時間得到保存或持續(xù)。

該結果可以提供對基因調(diào)控和對哺乳動物生物學重要的其他系統(tǒng)的見解。它們還提供了新的信息，以確定何時小鼠是研究人類生物學和疾病的合適模型，并可能有助于解釋其中的一些局限性。

最新的研究結果來自小鼠ENCODE項目，該項目是ENCODE或ENCyclopedia of DNA Elements的一部分，由國家人類基因組研究所(NHGRI)支持，該項目是美國國立衛(wèi)生研究院的一部分。ENCODE正在構建人類和小鼠基因組中功能元件的綜合目錄。這些元素包括提供構建蛋白質(zhì)的指令的基因，非蛋白質(zhì)編碼基因和控制哪些基因被打開或關閉的調(diào)節(jié)元件，以及何時。

“老鼠長期以來一直是生物研究模型的支柱，”NHGRI主任Eric Green博士說。“這些結果提供了有關小鼠基因組如何工作的豐富信息，以及科學家可以建立的基礎，以進一步了解小鼠和人類生物學。小鼠ENCODE數(shù)據(jù)的收集對研究界來說是一個非常有用的資源。”

“這是小鼠和人類在基因組水平上的第一次系統(tǒng)比較，”Bing Ren博士說，他是該聯(lián)盟的主要自然研究和加州大學細胞與分子醫(yī)學教授的聯(lián)合資深作者，圣地亞哥。“我們已經(jīng)知道小鼠大多是人類的良好模型。我們發(fā)現(xiàn)許多過程和途徑從小鼠到人類都是保守的。這使我們能夠通過研究反映人類生物學的小鼠生物學方面來研究人類疾病。”

在許多情況下，研究人員發(fā)現(xiàn)，與人類疾病相關的一些DNA序列差異似乎在小鼠基因組中具有對應物。他們還表明，兩個物種中的某些基因和元素相似，為使用小鼠研究相關人類疾病提供了基礎。然而，他們還發(fā)現(xiàn)了許多不共享的DNA變異和基因表達模式，可能限制了小鼠作為疾病模型的使用。小鼠和人類共享大約70%的相同蛋白質(zhì)編碼基因序列，這只是這些基因組的1.5%。

例如，研究人員發(fā)現(xiàn)，對于小鼠免疫系統(tǒng)，代謝過程和應激反應，一些基因的活性在小鼠和人類之間變化，這與早期的研究相呼應。研究人員隨后確定了可能參與調(diào)節(jié)這些小鼠基因的基因和其他元素，其中一些基因和人類缺乏對應物。“我們將小鼠基因組視為一本書，其中添加了某些部分，并通過進化獲取某些部分。這可能是小鼠和人類適應各自環(huán)境的結果，”Ren博士說，他也是兩者的成員。加州大學圣地亞哥分校摩爾斯癌癥中心和圣地亞哥路德維希癌癥研究所。

“一般來說，基因調(diào)控機制和網(wǎng)絡在小鼠和人類中都是保守的，但細節(jié)有所不同，”斯坦福大學斯坦?；蚪M學和個性化醫(yī)學中心主任，共同資深作者Michael Snyder博士指出。大學，斯坦福，加利福尼亞。“通過了解差異，我們可以了解如何以及何時最好地使用鼠標模型。”

在Nature論文中，研究人員比較了基因轉(zhuǎn)錄，染色質(zhì)修飾和其他控制基因活性的過程，這些過程控制著廣泛的小鼠和人體組織和細胞類型。轉(zhuǎn)錄是讀取基因指令的過程。染色質(zhì)是蛋白質(zhì)包裝，通過控制DNA的獲取來幫助調(diào)節(jié)基因組功能; 這種包裝的變化會影響基因調(diào)控。

雖然兩個物種都攜帶一組核心類似程序來調(diào)節(jié)基因活性，但研究人員發(fā)現(xiàn)，特定組織和細胞類型存在差異。

“我們不知道在這些結果出來之前，有大量基因的表達水平在小鼠和人之間存在系統(tǒng)性差異，”賓夕法尼亞州哈克比較基因組學和生物信息學研究所主任羅斯哈迪森博士說。州立大學，大學公園，以及主要自然研究和其他出版物的共同資深作者。“現(xiàn)在我們知道哪些基因在小鼠和人類之間具有保守的表達模式。對于使用這些基因的生物過程，小鼠是人類生物學方面的優(yōu)秀模型。” Hardison博士指出，情況恰恰相反：研究人員在考慮將小鼠作為人類模型時，需要考慮物種間基因表達模式的系統(tǒng)差異。

兩項配套研究進一步說明了小鼠與人之間的差異。聯(lián)合資深性質(zhì)作者John Stamatoyannopoulos，MD，基因組科學的副教授，醫(yī)學在華盛頓，西雅圖，和他的同事的大學相比，超過130萬點被稱為DNA酶1過敏網(wǎng)站(其識別調(diào)控DNA)在45小鼠細胞基因組中的位置和組織類型與人類的組織類型。他們在科學報道大約35%的這些元素由小鼠和人共享，并且在不同類型的細胞中活躍。“我們查看共享的調(diào)控序列，發(fā)現(xiàn)小鼠和人類基因組在調(diào)控中具有共同的語言，但是在進化中存在巨大的靈活性。例如，在小鼠肝臟中活躍的元素可能被重新用于活躍在人類的大腦中，“他說。“這種再利用代表了一種極其輕松的轉(zhuǎn)換，大自然可以用來實現(xiàn)監(jiān)管控制。”

在“美國國家科學院院刊”的一項研究中，Snyder博士及其同事比較了小鼠和人類15種不同組織類型的基因表達。與先前的證據(jù)相反，他們發(fā)現(xiàn)基因讀數(shù)的某些方面在同一物種的不同組織之間比在兩個物種的相同組織之間更相似。