| 垃圾DNA中的突变“现形” |
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| 生物通 2006-11-17 |
约翰霍普金斯大学高通量生物中心（High Throughput Biology Center，HiT）研究人员最近发明出两种基因“芯片”技术，可以帮助研究人员诊断一些令人费解的疾病——基因组中垃圾DNA突变引发的疾病。
转位因子在基因组中跳跃，插入基因时会破坏基因的功能。霍华德研究人员设计的一种芯片叫做TIP-chip（转录因子插入位点，transposable element insertion point），可以定位于转位因子所附着的、破坏正常基因功能的基因组位点。TIP-chip芯片的详细资料刊登于本周PNAS。
最为常见的基因芯片是排列有微小格子的玻片（glass slides），每个格子中的微小节点（dot）都含有已知的非垃圾DNA。TIP-chip携带全部基因组序列，因为每个芯片上含有上千个节点——甚至全基因组的所有有价值的信息——将来研究人员只需将患者的DNA样本和芯片上的DNA进行比对，就能够快速、有效检测出突变发生部位。
HiT主任、分子生物学和遗传学教授Jef Boeke博士说：利用普通芯片进行检测，我们会错过人类基因组中的大量突变，因为普通芯片只能对非垃圾DNA进行检测，而非垃圾DNA只占基因组的3％。剩下97％的基因组——垃圾DNA，也会发生治病突变，却经常被忽视。
Boeke及其同事将研究重点放在转位因子上。这些转位因子在染色体之间跳跃，依赖于附着位点错误的开启、关闭附近基因，通过插入基因内部破坏基因的功能，有时会引发染色体断裂。研究人员很早就开始怀疑转录因子会产生突变，引起疾病。Boeke希望TIP-chip能够在人类基因组中找出这种突变。
TIP-chip含有大小均一的酵母基因组片段，这些片段在节点中按照在基因组中的顺序从左到右依次排列。Boeke小组以单细胞酵母的基因组为原料，是因为酵母基因组与人类基因组不同，人类基因组其含有成百上千个转位因子，并且其中的几百个转位活性非常高，酵母基因组中的转位因子很少。
如同玩纵横字谜游戏（根据提示在空格里填上字母、使所有横行和纵行都成为有效单词的游戏），TIP-chip芯片关注转位因子的附着位点。通过切开DNA，扩增靠近转位因子的DNA，然后将扩增出的片段添加到TIP-chip芯片，研究人员现在已经找到94％的转位因子的基因组位点。
第二种芯片所携带的遗传信息数量是目前流行的DNA芯片所携带信息量的2倍。详细信息刊登于11月3日《Nature Methods》
Boeke说利用这种芯片检测的内容是利用普通芯片检测的2倍，意味着所有的芯片实验将朝向更快速、更廉价、更大规模的方向发展。Boeke小组目前使用的芯片价格为400美元/次。如果所携带的信息是四倍的话，他说：“以一次的价格就能进行四次的实验。”
标准芯片含有单层DNA节点，读取方式为从左到右，如同纵横字谜的横向信息。Boeke的新双倍信息芯片含有两层节点，底层节点为横向读取，顶层节点为纵向读取，再次利用了纵横字谜原理。因此读取横排节点，就能知道底层所含基因组区域的数据图谱；同理，如果读取竖排节点，就能了解顶层基因组的对应信息。
Boeke说：“区分顶层和底层很容易，下一步我们打算尝试添加第三层节点，对角读数。”使芯片携带的基因组信息达到三倍量。
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