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    【動物實驗】-小鼠至人類基因組比較解釋DNA演化

    在此提出的數據集將對嘗試理解哺乳動物調控DNA是如何演化的研究人員有用。有關哺乳動物中數千個基因是如何通過像增強子和啟動子(它們控制著基因表達)等DNA成分進行調控的研究因為缺乏可在人與小鼠間進行比較的來自不同細胞類型的詳細的調控DNA圖而一直受到限制。

    Jeff Vierstra和同事在此連同小鼠ENCODE項目(其被設計用來探索在小鼠基因組中編碼的功能性成分)戰勝了這一挑戰。研究人員用被稱作DHSs的位點或DNA酶I超敏感位點——它們常常標志著基因調控區域——而在45種小鼠細胞與組織類型中繪制了小鼠調控DNA的狀貌。他們將其小鼠DHS圖與來自相應人類細胞與組織的DHS圖進行了比較。有DHSs中有許多與它們所影響的基因的距離要比那些已經改變及不共有的DHSs與它們所影響基因的距離更遠。

    這表明,在整個哺乳動物演化史中一直得到保守的DHSs可能在功能上不同于那些距離其所控制基因較近的DHSs。

    科技日報訊 (記者房琳琳)十多年前,當人們開始為小鼠和人類繪制基因圖譜時,一個國際研究團隊就開始研究并比較二者之間的“任務控制中心”功能了。期待已久的報告發布在11月20日出版的《自然》雜志上。

    該報告解釋了為什么對小鼠的研究并不總能在人類身上重現。更重要的是,科學家說,他們的研究為解密DNA控制區功能帶來曙光,通常人類普通慢性疾病的遺傳原因會歸咎于此。

    “小鼠和人類的絕大多數差異來自基因活性的調節,而不是基因本身?!毖芯繄F隊成員米歇爾·畢耳博士說,“小鼠是人類生物學的重要模型工具,我們必須理解這些差異以便更好地研究人類自身?!?/span>

    在早期的基因遺傳學中,研究人員傾向于尋找單個或者多個與疾病有關的基因突變。但是,若沒有“任務控制中心”,基因將無法在正確的時間、正確的地點產生正確數量的蛋白質?!皬奶悄虿?、多動癥到帕金森等多數人類疾病是由非常規基因調控導致的,這一點現在越來越清楚了?!碑叾f。

    幾乎所有的人類基因在小鼠身上都有個明確的對應基因,但是蛋白質編碼基因只占據了各自基因組的1.5%,基于此,能治愈小鼠的化合藥物通常對人類無效。

    據物理學家組織網11月20日(北京時間)報道,為了深入探究這些功能區域,研究組分析了包括大腦、心臟、血液、肝臟、腎臟和皮膚在內的124種小鼠細胞和組織,收集了1000多份報告,數據庫顯示了DNA區域中哪些基因較活躍,特殊蛋白質在何處與DNA結合,以及DNA的復制在何處進行等。

    畢耳還發明了一種數學工具,可以比較小鼠和人體組織數據庫,并識別二者之間最相似的區域。分析證明,當小鼠基因處于蛋白質生產等細胞內進程時,與人類的活動模式非常類似,但處于細胞表面活動進程時,其放射性剖面圖顯示了截然不同的模式。

    “這是一個具有廣泛影響的發現,研究人員可用它來研究細胞間通信、免疫、心血管疾病和其他一系列疾病?!碑叾f,“進化機制已經很仔細地為大多數基礎性核心細胞進程保存了調控機制,但是根據每個物種的需求將其余的進程都改變了?!?/span>

    令人吃驚的是,通過比較小鼠和人類細胞及組織的基因活性模式,研究組也發現,在基因活性層面,小鼠大腦與小腸中基因模型的相似度,比小鼠與人類大腦基因模型之間的相似度要高得多。這意味著,大部分進化中的遺傳變化發生在物種或系統層面。

    總編輯圈點

    鑒于基因序列和人類差不多,而且數量充足,幾乎完全沒有個體差異,小白鼠被廣泛用于食品、藥品、醫學及生命科學等的安全性、毒性和效力等方面的實驗和檢驗。然而,小白鼠畢竟屬于鼠類,物種的不同致使其不能與人類同日而語,在一些實驗和檢驗中,就不能完全替代人類,這時,猩猩等與人類更近似的動物就成為更好的選擇。只是科研人員并不甘心,于是就從小鼠與人類的異同之處下手,或許會有更多意想不到的發現。

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