基因组中的非编码序列有什么作用?
生活随笔
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基因组中的非编码序列有什么作用?
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DNA非編碼序列可以調(diào)節(jié)基因的活動(dòng),如同一道指令一樣,控制著基因。 非編碼DNA是指不包含制造蛋白質(zhì)的指令,或是只能制造出無轉(zhuǎn)譯能力RNA的DNA序列。此類DNA在真核生物的基因組中占有大多數(shù)。一些控制基因開和關(guān)的特殊蛋白(轉(zhuǎn)錄因子)能特異識(shí)別基因附近的非編碼DNA,通過與它們相互作用參與基因的抑制與激活??茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn),大多數(shù)基因的開啟和關(guān)閉是由附近的非編碼DNA控制的。它們就像是基因的“分子”開關(guān),調(diào)節(jié)基因的活動(dòng)。 在非編碼DNA家族中,還有一類特殊的群體,稱為假基因。假基因與基因很像,但卻不能產(chǎn)生功能性蛋白,常常被歸類為“垃圾”DNA。科學(xué)家預(yù)計(jì),人類假基因的數(shù)目竟然與正?;虻臄?shù)量相似,大約有2萬個(gè)左右,目前鑒定的已超過12 000個(gè)。研究人員在對(duì)小鼠進(jìn)行遺傳改造的時(shí)候偶然造成了一個(gè)假基因的缺失,該小鼠的后代發(fā)生嚴(yán)重的先天性缺陷,并且壽命急劇縮短,可見這種假基因的作用不可小視,它對(duì)健康生命是必須的。該假基因是其對(duì)應(yīng)的基因Makorin1的缺陷拷貝,長(zhǎng)度不到其一半大,只能產(chǎn)生小分子mRNA(蛋白質(zhì)合成的中介物),卻不能合成蛋白質(zhì)。盡管很小,但是這種“假RNA”有保護(hù)真基因免受破壞的功能。如果這個(gè)假基因在小鼠或者人類細(xì)胞中丟失的話,真基因的功能也不能正常發(fā)揮。研究人員推測(cè),可能是由于假基因RNA看起來像Makorin1,它們掩護(hù)真基因,通過“犧牲”自己將不利因素引開,而保護(hù)真基因免受干擾。這可能是一種新的基因調(diào)節(jié)的方法。 非編碼DNA還能通過合成調(diào)節(jié)性RNA發(fā)揮功能。這些RNA并不是為了合成蛋白質(zhì),但卻在生命的舞臺(tái)上扮演著不同的角色。迄今為止,細(xì)胞中的rRNA、tRNA、snRNA、asRNA、snoRNA、miRNA、piRNA都是非編碼“垃圾”DNA合成的。它們參與到基因活化、基因沉默、基因印記、劑量補(bǔ)償、蛋白合成與功能調(diào)節(jié)、代謝調(diào)控等眾多生物學(xué)過程中。 此外,“垃圾”DNA中還存在大量的重復(fù)DNA序列,這些DNA看似沒有意義也不能編碼蛋白質(zhì),卻能形成特殊的DNA高級(jí)結(jié)構(gòu),并以此調(diào)節(jié)附近基因的活性。
總結(jié)
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