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科学家们设计了一种强有力的新工具，用于理解DNA如何控制细胞中的基因活动。该工具允许研究人员以高分辨率绘制细胞基因组的大片区域，DNA核苷酸可用于调节基因活性。“这是第一种使我们能够同时测试数千个人类DNA调节区域的能力，使其能够开启和关闭基因，并以高分辨率绘制激活和抑制其中基因的元素，”杰森·恩斯特说。该研究的主要作者和加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院的生物化学助理教授。
恩斯特是Henry Samueli工程与应用科学学院的计算机科学教授，他和同事们将这种新工具应用于超过15,000个预测含有两种人类细胞类型的调控元件的DNA片段。他们在这些地区产生的激活和压制元素的地图包含了几个惊喜。例如，科学家发现，具有最大平均活性的DNA序列中的重复短图案是尚未被很好描述的图案。最活跃的调节元件中还包括被广泛认为是古代逆转录病毒残余的DNA片段。
“我们仍然需要了解人类DNA，以及A，C，G，T核苷酸串如何在我们的细胞内具有意义，”共同作者，麻省理工学院计算机科学教授Manolis Kellis说。“我们的技术揭示了调控区域内的重要核苷酸，使我们更接近理解基因组的复杂语言。”
了解DNA如何调节基因使科学家能够了解人类生病和健康时细胞和器官的运作方式。如果科学家们更多地了解调控基因的DNA区域，那么许多对人们了解甚少且无法治愈的疾病都可以成功治疗。
在实验自动化和先进算法的帮助下，研究人员从人类基因组中可疑的基因调控区域获取了数千个小片段的DNA，并测试了每个小片的能力，以提高或抑制特殊“报告基因”的活性。培养细胞。与以前的方法不同，研究人员测试了密集重叠的DNA片段，使他们能够识别相邻片段之间的微妙差异，并在两种不同类型的人类细胞中以高分辨率绘制调节核苷酸的激活或抑制性贡献。
这个新工具将有助于加速科学研究DNA元素的定位和表征，从而更好地了解基因的调控方式，以及监管DNA中突变或核苷酸变异如何导致疾病的可能性。
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