韓敬東研究員Cell子刊探討“垃圾”DNA

　　人類基因組上含有大量的反轉錄元件，其中Alu序列的拷貝數最多，在靈長類基因組上有超過100萬份拷貝，約占到人類基因組總長度的10%，仍然目前對于Alu元件的功能仍知之甚少。來自中科院上海生命科學研究院的研究人員在新研究中證實，一些Alu元件朝著增強子方向發生了演化。這一研究發現發表在《Cell Reports》雜志上。

　　中科院上海生命科學研究院計算生物學研究所所長的韓敬東(Jing-Dong J. Han)研究員是這篇論文的通訊作者。其主要研究方向包括：研究生物網絡的結構、動態及其功能;利用功能基因組學數據，尋找疾病有關的基因及進一步研究其病理作用;以及探求遺傳基因網絡中內在的完全穩定機制。

　　所有動物都有大量冗余的垃圾DNA，它們和其他DNA一樣，都是遺傳材料，但不能編碼用于建造動物身體、加速細胞內化學反應的蛋白質。在我們的基因圖譜中，實際上只有2%的DNA能夠編碼蛋白質。1972年，已故遺傳學家大野乾(Susumu Ohno)發明了“垃圾DNA”這個術語，用以表述所有不能編碼蛋白質的DNA片段，其中大多數片段都是一些重復序列，隨機散步在整個基因組上，一般而言，垃圾DNA片段是通過轉座所產生。在人類基因組中，45%的序列被認為起源于轉座子，其中L1和Alu分別達到>0.5和110萬份拷貝，占據了人類基因組的17%和10%。

　　Alu元件大約是在6500萬年前隨靈長動物的進化而出現的一種特殊的DNA重復序列。其他的哺乳動物基因組中不存在有Alu元件。它是基因組中最活躍的遺傳元件之一。因為Alu元件在靈長類動物基因組中存在的普遍性、多樣性和特異性性，其一直是研究人員的熱點。目前，對于Alu元件的功能還了解不多。由于一些Alu元件優先分布在富含基因的區域，以及許多假定的轉錄因子(TF)結合位點，人們推測其可能與基因轉錄調控有關聯。但目前對于Alu對轉錄調控的確切貢獻仍不是很清楚。

　　在這篇文章中，研究人員在全基因組范圍內展開了基因組分布、進化保守性、組蛋白定位和表觀遺傳分析，檢測了Alu的特征。他們發現在多種組織和細胞系中Alu的表觀遺傳譜與假定的一些轉錄增強子相似。此外，采用近期發布的染色質互作圖譜，他們還發現Alu元件與基因啟動子發生了互作。當Alu定位在基因的近端上游區域時普遍更為保守。且隨著它們在人類基因組中存在時間的增長，與增強子的相似性變得更加明顯。

　　由此，研究人員推測某些Alu元件可能發揮了增強子功能，并且有更多的Alu元件或許是基因組中的原增強子(proto-enhancer)。