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密歇根州立大学的一项新研究在学习“阅读”基因组方面取得了进展，这是现代生物学的一个关键目标。发表在eLife上的结果表明，我们基因组的DNA含量类似于复杂的生物语言，由编码区和调控区组成。虽然DNA中的蛋白质编码区域可以与交通信号进行比较 - 利用简单的停止或消息 - DNA中的调节区域更像是诗歌。
“DNA中的调控位点就像一个灯开关，可以打开和关闭基因。在动物中，它非常复杂，”MSU生物化学和分子生物学教授，该论文的第一作者David Arnosti说。“细胞中可能存在数百种与基因结合并影响活性的蛋白质因子。并且可能存在数百个结合位点。”
他将这些监管网站中使用的“语言”与诗歌进行了比较。
“可能是艾米莉狄金森，或莎士比亚或艾伦金斯伯格;但所有人都在用'言辞'来唤起思想和情感，控制信息，”他说。“当我们进入一个人类群体的DNA序列越来越容易进入的时代时，我们想知道基因调控区域变化的功能意义。”
Arnosti与现任DAV大学生物化学助理教授Rupinder Sayal一起进行了这项研究。(印度)?; Jacqueline Dresch，现任克拉克大学数学教授; 和Irina Pushel，现在是Stowers医学研究所的博士前研究员。
该团队研究了一组调控蛋白，负责在果蝇胚胎中打开和关闭基因。称为Dorsal的调节因子控制着对果蝇胚胎发育至关重要的基因网络。背侧与称为菱形的基因的调节区或“增强子”结合; 该元素已经得到很好的研究，并且已知是增强区域的一个相当典型的例子。背部与人类免疫的关键基因以及疾病中的炎症密切相关。
“我们分析了该基因的数十种变体，并在约1,000个胚胎中定量测量表达，创建了一个定量数据集，可用于训练数学模型，利用参数优化，”Arnosti说。“我们的研究表明，通过采用定量实验和数学模型可以获得特定对照蛋白的调节特性。”
通过应用模型集合，研究团队能够识别其他序列中的保守调控特性以“读取”基因组。
“使用这种方法，我们最终能够做你在英语课上做同样的事情 - 拿起一本ha句或莎士比亚的书，并理解'这是一首爱情诗，'或'这是一首挽歌'，因为我们将理解这些词 - DNA元素 - 如何在不同的环境中使用，以传达对基因调控的不同含义，“Arnosti说。
需要进行类似的研究，以了解基因组中发现的突变如何影响基因表达，从而更好地诊断和治疗疾病。
“例如，我们可以比较来自同一患者的肿瘤和正常组织中的基因表达，以找出该基因网络出了什么问题，”Arnosti说。“有能力从DNA序列中读取监管潜力，有助于使用精准医学 - 开具某些药物或治疗方法，专门针对该患者的癌症。”
这项研究还可以促进进化研究，以调查和了解以前没有进行任何研究的基因组，揭示可能有助于新产品或疾病治疗的开发的重要监管属性。
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