绘制基因组丛林独特的动物特征可以提供人类疾病的洞察力

从蝙蝠的翅膀到大象的抗癌能力，犹他大学健康大学的跨学科科学家团队正在利用动物的独特特征来确定可能影响健康的人类基因组区域。该项目的结果可在3月6日的Cell Reports杂志上找到。

研究小组正在将注意力转向哺乳动物基因组的非编码区域。构成基因组的98%，这些区域不编码蛋白质，但它们包含“开关”，类似于导体控制基因表达的时间和地点。大多数非编码区域在健康和疾病中的作用仍不清楚。

“人们过去常把非编码地区称为垃圾DNA，但我认为它是一个尚未探索过的丛林，”U of U的神经生物学和解剖学助理教授Christopher Gregg博士说。“我们正在探索非编码区域，试图发现可能控制不同疾病的基因组的新部分。”

在基因组中设置指南

研究小组搜寻了五个动物基因组的“垃圾”部分 - 大象，冬眠蝙蝠，逆戟鲸和海豚，裸鼹鼠和十三线地鼠 - 以确定快速进化的区域。

该团队在每个动物基因组中确定了数千个加速区域。这些加速的进化区域中的一些可以赋予我们属于每个物种的可识别的特征，例如蝙蝠的翅膀，大象的巨大体型和十三线的地松鼠的独特颜色。

“我们利用不同物种的极端特征来揭示人类基因组中可能在塑造健康和疾病方面发挥重要作用的非编码区域，”该报的第一作者，格雷格实验室的生物信息学家和计算机程序员Elliott Ferris说。

研究人员确定了以下元素：

与DNA修复相关的大象基因组可以帮助研究抗癌性;

蝙蝠基因组与翅膀发育有关，可以帮助研究手脚异常;

与眼睛发育有关的海豚和逆戟鲸基因组可以帮助研究角膜发育，以及与适应高压环境有关的因素，有助于了解血液凝固障碍;

十三排的地松鼠基因组与着色/色素沉着有关，可以帮助研究白化病和豹纹综合症;和

裸鼹鼠基因组与眼睛发育有关，可以帮助研究青光眼。

“这种方法使我们能够在整个动物界发现自然界对疾病的潜在解决方案，”共同作者，医学博士，儿童肿瘤学家，U of U的小儿科教授和亨斯迈癌症研究所的研究员说。 HCI)。“格雷格博士和他的团队正在构建我们可以一起探索的沙箱，以扩展我们的癌症等潜在治疗目标库。”

忘记记忆，大象很少得癌症

每当细胞复制时，它就会为可能导致癌症的新突变打开大门。然而，这种巨大的大象，其细胞比人类多100倍，并且存活60至70年，很少受到这种疾病的折磨。

希夫曼研究大象以了解它们对癌症的天然抗性背后的遗传学。在之前的一项研究中，他的团队与其他合作者一起确定了肿瘤抑制基因(p53)的额外拷贝的潜在作用，这些拷贝增加了大象消除DNA损伤的癌前细胞的能力。

Gregg和Ferris测试了大象基因组中的加速区域是否显示了其他候选元素，这些元素形成了对突变和癌症的抵抗力。他们确定了与大量加速进化区相关的三个基因(FANCL，VRK2和BCL11A)。这些基因参与DNA修复，以防止突变。

Schiffman和他的团队在实验室中对来自成年非洲大象的血液样本进行了另一系列实验，以发现这些基因如何对大象细胞中的DNA损伤做出反应。Gregg实验室能够利用这些数据显示许多对DNA损伤有反应的不同基因富含大象加速区。结果发现哺乳动物基因组中的元素图谱可能会促进癌症抵抗。

“我们在大象基因组中发现了超越p53的候选机制来逃避癌症，”Gregg说。“大象的结果揭示了我们预测的人类基因组中的非编码序列可以控制基因活性并减少突变和癌症的形成。”

Gregg和Schiffman正在合作研究如何将本研究中鉴定的基因组区域应用于人类医学。需要进行未来的功能研究来检验这些加速区域是否能控制人类的疾病过程。

“我们正盯着未知领域，”格雷格说。“这种方法为我们提供了探索基因组的新方法，并可能发现识别，诊断和治疗疾病的新方法。”