PDF《自摆乌龙 “石墨烯电池”》

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2016 年1月5日星期二 Tel: (010)

62580722 前沿 FRONTIER www.sciencenet.cn 垃圾 DNA 的概念是在上世纪

70 年 代提出来的,用来形容那些基因组中不是 编码蛋白质的 DNA 序列, 而在学术上被称 为非编码 DNA 序列. 由于当时的科学家普遍认为有生物学 意义的蛋白质才是决定生物性状的关键, 而且也没有一种好的理论和技术手段来解 释这些 垃圾 存在的原因,于是 垃圾 DNA 这一观念便形成并且逐渐根深蒂固, 也一直影响着人们对于基因组的认识与研 究工作. 非编码 DNA 开关说 有待完善

2012 年9月5日, 来自

5 个国家

32 个 科研机构的

442 名科学家,以在著名学术 期刊Nature、 Genome Biology 和Genome Research 上同时发表

30 篇论文的方式, 向 世人展示他们的研究成果.他们研究的对 象就是那些曾经被认为没有生物学意义的 垃圾 DNA . 科学家们发现,人类基因组中包含多 达400 万个基因开关和功能调节因子, 它 们就在被人们认为是 垃圾 而不予理睬的 DNA 中.这强烈地冲击了 DNA 序列 = 生物性状 的传统观点.每个基因对应着 差不多

200 种各类型的调节方式, 而不同 的调节方式又决定着生物性状的差异, 那 么真正影响生物性状的, 或者说生物精髓 的就不该是 DNA 序列,而是那些丰富的 调节方式. 这一发现为人类认识疾病提供了新的 思路. 疾病的发生, 也许并不是某些基因的 缺陷, 而是复杂的调控网络出现了紊乱;

人 与人个体的差异,恰恰也是源于这种调控 网络间的差异. 因此, 同一种手段去干扰这 种网络, 自然会得到不同的结果. 伴随着这 种机制的逐渐揭示,个体化医疗也将必然 走进人们的视野中,传统的医疗模式或许 将被逐渐淘汰, 代之以个体医疗模式, 疾病 预测和治疗手段也将更加个性化、 精确化. 也就是说, 人们已经认识到, 这些非编 码DNA 虽然不直接编码蛋白质, 却是负责 调控一些基因表达的 开关 . 但常州大学生物医学工程与健康科学 研究院教授邱国华认为,这种基因表达的 开关 , 并不能很好地解释非编码 DNA 的 两大特征: 第一, 随着生物个体进化的复杂 性的增加, 非编码 DNA 在基因组中所占的 比例也逐渐提高, 即非编码 DNA 的含量和 生物的复杂性成正比,例如在人类的基因 组中占了 98.5%;

第二,非编码 DNA 在 (椭) 球型细胞核里基因组的立体结构中的 独特位置, 即编码蛋白质的编码 DNA 处于 核心位置,而不编码蛋白 质的非编码 DNA 则处于 基因组的外周,而且越是 外周的位置,编码 DNA 越少, 非编码 DNA 越多. 非编码 DNA 的 保护作用 利用前人的实验数据 和详实确凿的证据,邱国 华单独撰写并在著名毒理 学期刊《突变研究―突变 研究评述》发表了两篇有 关非编码 DNA 功能的文 章,分别从抵抗辐射和外 源核酸入侵所引起的DNA 损伤的角度, 阐述了 非编码 DNA 在对基因组 和编码 DNA 的保护中起 着重要的作用,首次提出 了非编码 DNA 保护基因 组和编码 DNA 的观点, 而 这种功能与非编码 DNA 的含量和定位密切相关. 邱国华解释说,在细 胞受到辐射时,因为水分 的存在,辐射的能量在细 胞质里产生自由基.辐射 的能量和自由基穿过细胞 核时,处于外周的非编码 DNA 组成的异染色质像 保镖 挡子弹一样, 为处 于核心位置的蛋白质编码 DNA 减少辐射的能量和 自由基,从而减少对蛋白 质编码 DNA 的损伤, 也 就是减少了对生物体的伤 害;