Nat Genet：新型工具全方位解析DNA“暗物质”

最近，刊登于国际杂志Nature Genetics上的一项研究报告中，来自格莱斯顿研究所（Gladstone Institutes）的科学家们通过研究开发了一种新型工具对DNA“暗物质”进行了详尽的解析，文章中研究者观察了这些名为增强子的非编码DNA的特殊片段，增强子扮演了基因表达“说明书”的角色，其可以“口述”出基因被开启表达的时间和地点。

研究者Katherine Pollard博士指出，和许多疾病相关的遗传性突变都发生在增强子中，这就使得对增强子的研究成为了未来研究的重点，在此之前，我们也进行了大量研究来揭示增强子如何寻找其可以发挥作用的远端基因。

科学家们原本认为增强子主要会影响其附近基因的表达，然而本文研究显示，在一段DNA链上，增强子可以影响距其数百万个碱基外的基因的表达，即跳过附近基因对远端基因的表达产生影响；当增强子距离其所影响基因较远时，其就会形成一种三维立体的环状结构，就好象基因组中的“弓”状结构一样。

利用机器学习技术(machine learning technology)，研究人员分析了6种不同细胞类型中成百上千个存在的数据库信息，从而来寻找基因组中的基因和增强子相互作用的模式，研究者发现，许多存在于环状结构中的模式都可以将增强子和基因联系起来，而这种模式也可以准确预测是否基因和增强子的相互作用会在85%的时间里发生。

Sean Whalen博士表示，值得注意的是，我们可以预测来自相对简单数据中的复杂三维相互作用模式，此前并没有人清楚揭示出立体环状结构中的关键信息，而我们也很惊讶地发现这些信息对于研究非编码DNA的作用至关重要。在实验室中进行相关实验来鉴别基因和增强子的相互作用模式会花费数百万美元以及大量时间，而新型的计算机方法非常便宜而且可以作为一种省时的方法来鉴别基因组中基因-增强子的作用方式。

这种新型工具可以帮助揭示DNA环状结构形成的机制以及这种环状结构在疾病中如何破碎，当前研究者可以准确预测增强子的基因靶点，而这就可以将增强子的突变同其靶向作用基因相关联起来，而这将为理解疾病发生的机制，以及开发新型的疾病个体化疗法提供思路和新的见解。