- 以人为本 基因组 项目显示，我们的约 1-2% 基因组 制造功能性蛋白质，而其余 98-99% 的作用仍然是个谜。研究人员试图揭开围绕这一问题的谜团，这篇文章阐明了我们对其作用和影响的理解 人 健康 和疾病。
从那时起 以人为本 基因组 项目（HGP）于2003年XNUMX月完成1，人们认为通过了解整个序列 人 基因组由 3 亿个碱基对或“字母对”组成， 基因组 这将是一本开放的书，研究人员可以利用它准确地指出复杂的有机体如何作为一个 人 这些作品最终将帮助我们发现我们对各种疾病的易感性，增强我们对疾病发生原因的理解，并找到治疗方法。然而，当科学家们只能破译其中的一部分（大约 1-2%）时，情况变得非常困惑，而这一部分产生了决定我们表型存在的功能蛋白。 1-2% 的 DNA 制造功能性蛋白质的作用遵循分子生物学的中心法则，即 DNA 首先通过称为转录的过程复制以制造 RNA，尤其是 mRNA，然后通过 mRNA 通过翻译产生蛋白质。用分子生物学家的话说，这 1-2% 人 基因组 功能性蛋白质的代码。剩下的 98-99% 被称为“垃圾 DNA”或“黑暗 DNA” 问题”它不产生上述任何功能性蛋白质，并且每次都作为“行李”携带 人 存在诞生了。为了了解剩下的98-99%的作用 基因组, ENCODE（DNA元素百科全书）项目2 于2003年XNUMX月由国家 以人为本 基因组 研究所（NHGRI）。
ENCODE 项目的调查结果显示，大多数黑暗 问题”由非编码 DNA 序列组成，这些序列通过在不同类型的细胞中、不同的时间点打开和关闭基因来发挥重要调控元件的作用。这些调控序列的空间和时间作用仍不完全清楚，因为其中一些（调控元件）距离它们作用的基因非常远，而在其他情况下它们可能靠近。
部分地区的构成 人 基因组 甚至在推出之前就已经知道 以人为本 基因组 项目涉及约 8% 人 基因组 源自病毒 基因组 嵌入我们的 DNA 人 内源性逆转录病毒（HERV）3。这些 HERV 与提供先天免疫有关 人类 作为控制免疫功能的基因的调节元件。 ENCODE 项目的研究结果证实了这 8% 的功能意义，该项目表明大多数“暗物质” 问题 发挥调节元件的作用。
除了 ENCODE 项目的研究结果之外，过去二十年的大量研究数据表明“黑暗基因”具有合理的监管和发展作用。 问题'。使用 基因组全关联研究（GWAS），已发现大多数 DNA 非编码区与常见疾病和性状相关4 这些区域的变异起到调节大量复杂疾病的发生和严重程度的作用，例如癌症、心脏病、脑部疾病、肥胖症等5,6. GWAS 研究还表明，基因组中的这些非编码 DNA 序列中的大多数被转录（从 DNA 转化为 RNA 但未翻译）为非编码 RNA，并且其调控的扰动导致不同的疾病影响7. 这表明非编码 RNA 在疾病发展中发挥调节作用的能力8.
此外，一些暗物质仍然是非编码 DNA，并以调节方式作为增强子发挥作用。 顾名思义，这些增强子通过增强（增加）细胞中某些蛋白质的表达来发挥作用。 最近的一项研究表明，DNA 非编码区的增强子效应使患者易患复杂的自身免疫性疾病和过敏性疾病，例如炎症性肠病9,10，从而导致确定用于治疗炎症性疾病的新的潜在治疗靶点。 “暗物质”中的增强子也与大脑发育有关，对小鼠的研究表明，这些区域的缺失会导致大脑发育异常11,12. 这些研究可能有助于我们更好地了解阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等复杂的神经系统疾病。 “暗物质”也已被证明在血癌的发展中发挥作用13 如慢性粒细胞白血病（CML）和慢性淋巴细胞白血病（CLL）。
因此，“暗物质”代表了宇宙的重要组成部分。 人 基因组 比之前意识到的要直接影响 人 健康 通过在发展和发生中发挥调节作用 人 如上所述的疾病。
这是否意味着整个“暗物质”要么被转录成非编码RNA，要么作为非编码DNA发挥增强子作用，作为与各种疾病的易感性、发病和变异相关的调节元件 人类？迄今为止进行的研究表明，未来几年进行相同的研究和更多的研究将帮助我们准确地描述整个“暗物质”的功能，这将导致识别新的目标，希望找到治疗该疾病的方法。使人类衰弱的疾病。
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参考文献：
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6. Hindorff LA, Sethupathy P, et al 2009. 全基因组关联位点对人类疾病和特征的潜在病因和功能影响。 Proc Natl Acad Sci US A. 2009, 106: 9362-9367。 DOI： https://doi.org/10.1073/pnas.0903103106
7. St. Laurent G、Vyatkin Y 和 Kapranov P。暗物质 RNA 阐明了全基因组关联研究的难题。 BMC Med 12, 97 (2014)。 DOI： https://doi.org/10.1186/1741-7015-12-97
8. Martin L, Chang HY。 揭示基因组“暗物质”在人类疾病中的作用。 J 临床投资。 2012年；122（5）：1589-1595。 https://doi.org/10.1172/JCI60020
9. 巴布拉汉姆研究所 2020。揭示基因组的“暗物质”区域如何影响炎症疾病。 13 年 2020 月 XNUMX 日发布。可在线获取： https://www.babraham.ac.uk/news/2020/05/uncovering-how-dark-matter-regions-genome-affect-inflammatory-diseases 14 年 2020 月 XNUMX 日访问。
10. Nasrallah, R., Imianowski, CJ, Bossini-Castillo, L. 等。 2020. 风险基因座 11q13.5 的远端增强子促进 Treg 细胞对结肠炎的抑制。 自然 (2020)。 DOI： https://doi.org/10.1038/s41586-020-2296-7
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