基因组组织与染色质

“垃圾 DNA”说法的退场

当科学家最初意识到基因组的大部分并不编码蛋白质时,那些剩下的 DNA 得了一个轻蔑的绰号:“垃圾 DNA”。那画面就像一间堆满杂物的阁楼,细胞带着这些东西到处走,却从不使用。几十年的研究让这个标签显得草率——并不是因为它全都被证明珍贵,而是因为其中很大一部分被证明确实在做实事。

这个词诞生于 1972 年,用来描述那些看似没有蛋白质编码功能的 DNA,尤其是基因组中大量的重复序列和假基因。随着工具进步,这些“垃圾”中的很大比例被证明有功能、或至少是活跃的:控制基因的调控序列(增强子、启动子);被转录成有功能的非编码 RNA 的 DNA;着丝粒和端粒等结构元件;以及复制起点。ENCODE 计划报告说基因组的大部分都存在生化活动,这加剧了一场诚实的科学争论:生化活动(比如以很低水平被转录)并不等同于“有功能”——也就是被选择保留、并对生物体真正重要。

因此今天审慎的立场是:退役“垃圾”这个一刀切的说法,但又不矫枉过正。一些非编码 DNA 显然有功能且保守;一些最好被描述为寄生性的或自我增殖的(自我复制的转座子);还有一些也许确实主要是基因组所容忍的惰性填充物。教训关乎科学的谦逊:“我们还不知道它做什么”不等于“它什么都不做”,而把我们的无知命名为“垃圾”,曾一度拖慢了对调控基因组的探索。

曾被当作垃圾、位于血红蛋白基因附近的大片序列,结果被发现含有增强子——在红细胞前体中提升该基因表达的开关。这些“垃圾”区域的突变可以导致遗传性血液病,尽管它们没有触及任何一个蛋白质编码字母。

曾被贴上垃圾标签的序列,往往藏着控制我们基因的开关。

要提防两个相反的错误:把所有非编码 DNA 一笔勾销为无用,或坚持每个碱基都必须有功能。诚实的答案是混合的——有些有功能,有些是自私地自我复制的,有些可能是被容忍的填充物。

又称
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