改写历史：科学家公布首个具同形孢子蕨类植物的全长基因组

改写历史：科学家公布首个具同形孢子蕨类植物的全长基因组蕨类植物因拥有大量的染色体和大量的DNA而闻名。目前，一种不比餐盘大的蕨类植物保持着最高的染色体数量记录，它的每个细胞核中都有720对染色体。科学家们一直对蕨类植物囤积DNA的倾向感到困惑，而它们的基因组难以处理的大小也使得对它们进行测序、组装和解释成为挑战。现在，最近发表在《自然-植物》杂志上的两篇文章改写了历史，首次公布了具同形孢子蕨类植物的全长基因组，这是一个巨大的群体，包含了所有现代蕨类植物多样性的99%。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323653.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323653.htm

新的DNA测序方法打开了小分子药物与目标基因组结合时的“黑箱”

新的DNA测序方法打开了小分子药物与目标基因组结合时的“黑箱”研究人员创造了一种新的DNA测序技术，称为Chem-map，它使研究人员能够以无与伦比的精度进行小分子-基因组相互作用的原位测绘。"了解药物如何在体内发挥作用对于创造更好、更有效的治疗方法至关重要，"来自优素福-哈米德化学系的共同第一作者ZutaoYu博士说。"但是当治疗药物进入一个拥有30亿个碱基的基因组的癌细胞时，就像进入了一个黑盒子"。这种被称为Chem-map的强大方法通过使研究人员能够检测到小分子药物与其在DNA基因组上的目标相互作用的位置，揭开了这个基因组黑箱的面纱。每年，数百万癌症患者接受基因组靶向药物的治疗，如多柔比星。但是，尽管经过几十年的临床使用和研究，人们对基因组的分子作用模式仍然不甚了解。由ShankarBalasubramanian爵士教授领导的剑桥大学研究人员概述了一种新的DNA测序方法，可以检测小分子药物与目标基因组相互作用的位置和方式。资料来源：剑桥大学"很多拯救生命的药物直接与DNA相互作用，以治疗癌症等疾病，"共同第一作者JochenSpiegel博士说。"我们的新方法可以精确绘制药物与基因组结合的位置，这将有助于我们在未来开发更好的药物"。Chem-map使研究人员能够以前所未有的精度进行小分子-基因组相互作用的原位绘图，方法是使用一种称为小分子定向转座酶Tn5标签化的策略。这可以检测出基因组中小分子与基因组DNA或DNA相关蛋白结合的结合点。在这项研究中，研究人员利用Chem-map确定了广泛使用的抗癌药物多柔比星在人类白血病细胞中的直接结合点。该技术还显示了对已经暴露于组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂tucidinostat的细胞使用doxorubicin的联合疗法如何能有潜在的临床优势。该技术还被用来绘制某些分子在DNAG-四联体（被称为G4s）上的结合点。G4s是四股二级结构，与基因调节有关，可能是未来抗癌治疗的目标。Yu说："我非常自豪，我们已经能够解决这个长期存在的问题--我们建立了一个高效的方法，这将为新的研究打开许多道路。"领导这项研究的ShankarBalasubramanian教授、爵士说。"化学地图是一种强大的新方法，可以检测基因组中小分子与DNA或DNA相关蛋白结合的部位。它提供了关于一些药物疗法如何与人类基因组相互作用的巨大洞察力，并使开发更有效和更安全的药物疗法变得更加容易。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342747.htm

人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关

人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关大约8%的人类基因组是由人类内源性逆转录病毒(HERVs)序列组成的，它是几十万年前发生的古代病毒感染的产物。直到最近，人们还认为这些“化石病毒”只是垃圾DNA，在体内没有重要功能。然而，由于基因组学研究的进步，科学家们现在已经发现了这些化石病毒在我们DNA中的位置，使我们能够更好地了解它们何时表达以及它们可能具有的功能。这项新研究建立在这些进展的基础上，首次表明人类大脑中表达的一组特定的herv会导致精神疾病的易感性，这标志着在理解导致这些疾病的复杂遗传成分方面又向前迈进了一步。蒂莫西・鲍威尔博士是这项研究的资深作者之一，也是伦敦国王学院精神病学、心理学和神经科学研究所(IoPPN)的高级讲师，他说:“这项研究使用了一种新颖而有力的方法来评估精神疾病的遗传易感性如何影响现代人类基因组中古代病毒序列的表达。”我们的研究结果表明，这些病毒序列可能在人脑中发挥的作用比最初认为的更重要，特定的HERV表达谱与某些精神疾病的易感性增加有关。”该研究分析了涉及数万人的大型遗传研究数据，包括有和没有精神健康状况的人，以及来自800个人的尸检脑样本的信息，以探索与精神疾病相关的DNA变异如何影响herv的表达。尽管大多数与精神病诊断相关的遗传风险变异影响了具有众所周知的生物学功能的基因，但研究人员发现，一些遗传风险变异优先影响了herv的表达。研究人员报告了与精神疾病相关的五种强大的HERV表达特征，包括两种与精神分裂症风险相关的HERV，一种与双相情感障碍和精神分裂症风险相关，一种与抑郁症风险相关。第一作者、伦敦国王学院IoPPN研究员罗德里戈・杜阿尔特博士说:“我们知道精神疾病有很大的遗传成分，基因组的许多部分都在逐渐影响易感性。在我们的研究中，我们能够研究与herv相关的基因组部分，从而鉴定出与精神疾病相关的五个序列。虽然目前还不清楚这些herv是如何影响脑细胞从而导致风险增加的，但我们的研究结果表明，它们的表达调节对大脑功能很重要。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432213.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432213.htm

比人类基因组更复杂 甘蔗基因组图谱的绘制标志着一个科学里程碑

比人类基因组更复杂甘蔗基因组图谱的绘制标志着一个科学里程碑现代杂交甘蔗简介现代杂交甘蔗是地球上收获最多的作物之一，用于制造糖、糖蜜、生物乙醇和生物基材料等产品。它也拥有最复杂的基因蓝图。迄今为止，甘蔗复杂的遗传学使其成为最后一种没有完整和高度精确基因组的主要作物。科学家们开发并结合多种技术，成功绘制出甘蔗的遗传密码图。有了这张地图，他们就能验证抗褐锈病的具体位置，这种褐锈病如果不加以控制，就会对糖料作物造成毁灭性打击。研究人员还可以利用基因序列更好地了解糖类生产中涉及的许多基因。甘蔗遗传研究进展这项研究是美国能源部联合基因组研究所（JGI）社区科学计划的一部分，JGI是能源部科学办公室在劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的用户设施。该研究于3月27日发表在《自然》杂志上，基因组可通过JGI的植物门户网站Phytozome获取。"这是我们迄今为止完成的最复杂的基因组序列，"JGI植物项目负责人、哈德逊阿尔法生物技术研究所（HudsonAlphaInstituteforBiotechnology）研究员杰里米-施穆茨（JeremySchmutz）说。"这表明我们已经取得了很大进展。这种事情在10年前人们认为是不可能的。我们现在能够实现我们认为在植物基因组学领域不可能实现的目标"。甘蔗的基因组之所以如此复杂，一方面是因为它体积庞大，另一方面是因为它比一般植物含有更多的染色体拷贝，这一特征被称为多倍体。甘蔗有大约100亿个碱基对（DNA的组成单位）；相比之下，人类基因组大约有30亿个碱基对。甘蔗DNA的许多片段在不同染色体内部和之间都是相同的。因此，在重建完整基因蓝图的同时，正确重组所有小段DNA是一项挑战。研究人员将多种基因测序技术结合起来，包括一种新开发的名为PacBioHiFi的测序方法，这种方法可以准确确定较长DNA片段的序列，从而解决了这一难题。了解和利用甘蔗基因组有了完整的"参考基因组"，研究甘蔗就更容易了，研究人员可以将甘蔗的基因和通路与其他研究得比较透彻的作物（如高粱或其他感兴趣的生物燃料作物，如开关草和马齿苋）的基因和通路进行比较。通过与其他作物进行比较，可以更容易地了解每个基因是如何影响相关性状的，例如哪些基因在制糖过程中高度表达，或者哪些基因对抗病性很重要。这项研究发现，负责抵抗棕色锈病的基因只存在于基因组的一个位置，而棕色锈病是一种真菌病原体，曾给甘蔗作物造成数百万美元的损失。这张图片显示的是基因排序图（使用GENESPACE创建），它比较了相关植物物种的基因组组装情况。水平白线代表染色体，连接染色体的彩色编织线表示保守的基因块。这样，研究人员就能将研究得比较透彻的作物（如双色高粱，一种特殊的高粱）中的保守基因追踪到更复杂的基因组中，如野生甘蔗和栽培品种R570，从而更好地了解它们的功能。为了形成对比，上一行提供了R570先前的单倍体组合，其中基因组中的多个染色体拷贝被表示为一个单一的马赛克组合。图片来源：AdamHealey和JohnLovell/HudsonAlpha论文第一作者、HudsonAlpha公司研究员亚当-希利（AdamHealey）说："当我们对基因组进行测序时，我们填补了围绕褐锈病的基因序列空白。甘蔗基因组中有数十万个基因，但只有两个基因共同发挥作用，保护植物免受病原体的侵害。据我们所知，在所有植物中，以类似方式进行保护的情况屈指可数。更好地了解甘蔗的这种抗病性是如何起作用的，有助于保护其他面临类似病原体的作物。"研究人员对一种名为R570的甘蔗栽培品种进行了研究，几十年来，该品种一直被世界各地用作了解甘蔗遗传学的模型。与所有现代甘蔗栽培品种一样，R570也是由甘蔗驯化品种（产糖能力强）和野生品种（携带抗病基因）杂交而成的。对农业和生物能源的潜在影响该论文的最后一位作者、法国国际发展农业研究中心（CIRAD）甘蔗研究员安热莉克-德洪（AngéliqueD'Hont）说："了解R570的完整遗传图谱将使研究人员能够追踪哪些基因来自哪个亲本，从而使育种人员能够更容易地确定控制相关性状的基因，以提高产量。"改良未来的甘蔗品种在农业和生物能源领域都有潜在的应用前景。改进甘蔗的产糖方式可以提高农民的作物产量，在相同的种植面积上提供更多的糖分。甘蔗是生产生物燃料（尤其是乙醇）和其他生物产品的重要原料或起始材料。甘蔗压榨后剩下的残渣被称为甘蔗渣，是一种重要的农业残渣，也可被分解和转化为生物燃料和生物产品。联合生物能源研究所是伯克利实验室领导的能源部生物能源研究中心，该研究所的首席科技官布雷克-西蒙斯（BlakeSimmons）说："我们正在努力了解植物中的特定基因与下游生物质质量的关系，然后我们可以将生物质转化为生物燃料和生物产品。""有了对甘蔗遗传学的深入了解，我们就能更好地理解和控制植物基因型，从而生产出我们所需的糖类和蔗渣衍生中间体，实现与生物经济相关的规模化可持续甘蔗转化技术"。到目前为止，甘蔗复杂的遗传学使其成为最后一种没有完整和高精度基因组的主要作物。研究人员结合多种技术，成功绘制出甘蔗的DNA图谱，并确定了关键区域--包括与糖的生产和运输以及对褐锈病的抗病性有关的几个区域。甘蔗的参考基因组可用于帮助培育抗逆性更强的作物或提高糖产量，并可应用于农业和生物能源领域。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425662.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425662.htm

新工具确定了将基因引入人类DNA的安全位置

新工具确定了将基因引入人类DNA的安全位置"我们已经创建了编辑基因组的地图，"共同通讯作者、圣裘德血液学系的YongCheng博士说。"通过这个工具，我们提供了一种新的方法来确定安全整合基因盒的地方。我们创建了一步一步的指示，所以任何人都可以按照步骤，轻松找到特定组织中的安全港湾位置。"基因疗法，即给病人一个功能失调的基因副本，在治疗一些遗传性疾病方面已初步成功。然而，该领域一直存在着安全问题，例如无意中激活了一个致癌基因，在一些病人身上引起了癌症。因此，科学家们一直在寻找基因组中的"安全港湾"，或者说是可以引入一个基因而不会导致癌症或其他问题的位置。研究人员开发了一个管道，利用来自特定组织（如血细胞）的基因组和表观遗传学信息来搜索安全港湾位置。共同第一作者DewanShrestha（左），通讯作者YongCheng博士（中），以及共同作者RuiqiongWu（右）。资料来源：圣裘德儿童研究医院该工具使用来自1000个基因组计划的数据，对健康人之间高度可变的DNA序列进行比较。研究人员推断，如果一个DNA区域在健康人中经常被删除或插入，那么它很可能也能被基因疗法安全地修改。Cheng说："我们的方法是一种以组织特异性方式确定基因组安全港的新方法。没有人从这个角度尝试过。我们的第一步是找到在健康个体中显示出高频率插入或删除的基因组位点。"如果单细胞中的DNA是一根绳子，它将有两米长。但是除了线性序列之外，DNA可以利用染色质（与DNA相关的蛋白质）循环成复杂的三维结构，以适应细胞内。就像绳子一样，DNA可以有影响其功能的循环。圣裘德的工具在搜索可访问的安全港湾站点时考虑到了这些环路和其他结构的存在。Cheng说："我们的工具评估了DNA的三维结构，因为人类的DNA不是一个一维的线性结构，它实际上是三维的，因此，在DNA的线性序列中，DNA的部分可能离得很远，但由于三维结构的循环，在物理上可能是彼此相邻的。在这种情况下，3D的接近程度比线性距离更重要"。"安全的基因治疗需要两件事，"Cheng说。"第一，保持新基因的高度表达。第二，整合需要对正常的人类基因组产生最小的影响，这是人们进行基因治疗的一个主要关注点。"科学家们发现，放置在他们的工具所确定的安全港湾位置的基因随着时间的推移保持了它们的表达。研究人员还表明，如果他们把一个基因放到他们的工具所确定的安全港区域之一，它对附近基因的影响比经典的安全港所在位置来得小。这个工具被称为基因组学和表观遗传学指导的安全港湾映射器（GEG-SHmapper），可免费使用：https://github.com/dewshr/GEG-SH...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335311.htm

揭示隐藏的基因组：可能对人类健康至关重要的未知DNA序列被发现

揭示隐藏的基因组：可能对人类健康至关重要的未知DNA序列被发现来自杜克-新加坡国立大学医学院的研究人员和他们的合作者在人类基因组中发现了数千个以前未知的DNA序列，这些序列为微蛋白和肽编码，可能对人类健康和疾病至关重要。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1315911.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1315911.htm