从过去被认为的“垃圾”，到如今CNS研究的热点，DNA暗物质的正名之路

十五年前，科学家为首次完成人类基因组测序而欢欣鼓舞。当时，他们预测人类有25,000到40,000个负责编码蛋白质的基因。这一估计持续下降。实际上，人类似乎只有19,000个蛋白编码基因，只占到基因组的1-2％。那么，剩下的99%的基因（被称为“DNA的暗物质”）是如何调控这些1%的基因的呢？

夫唯不争，故天下莫能与之争

之前人们认为我们的基因是被这些“垃圾”的DNA暗物质包围着，其并不编码蛋白质，不能行使相应的生物学功能。但随之一项DNA元件百科全书计划的实施，人们才开始认识到这些看似无用的DNA暗物质却在人类生生命过程中发挥着至关重要的作用。

常见的DNA作用元件有：启动子，增强子，终止子，沉默子，绝缘子等等...它们一起调控着生命体基因的表达，是之成为一个复杂有序且高效的调控网络。

研究人员通过对比250个健康的荷兰家庭中家庭成员的机体DNA信息，他们鉴别出了190万个影响多个DNA元件的突变，这些突变包括已经消失、移动、甚至凭空出现的大型DNA片段。研究描述的一种额外的DNA片段就是名为“ZNF”的基因，此前研究者并未在人类机体中发现该基因，该基因在大约一半的荷兰人口中存在，而这种特殊的基因是ZNF基因家族的成员之一，该基因家族来源于多个种类猿类机体的参考基因组中，而这种突变体也能够添加到人类的参考基因组数据库中；随后研究人员发现，ZNF基因或许还在多个人类群体的基因组中存在，但其功能却并不清楚，实际上这种基因组“暗物质”如今能够被放置到遗传图谱中来帮助科学家们进行研究，并且利用相关的研究数据来更好地理解人类遗传性疾病发生的机制。

于此同时，来自Nature Genetics的一篇文章表明，增强子就像一个基因的说明书，决定着何时何地打开一个基因。基因可以通过长片段的DNA——包含许多其他基因，与它们的增强子分离。科学家们最初认为，增强子主要影响与它们最近的基因。然而，这项新的研究表明，在一条DNA链上，增强子可以远离受它们影响的基因数百万个字母，从而跳过了中间的基因。当一个增强子远离受其影响的基因时，这两者通过形成一个三维环连接在一起，就像给基因组打上一个蝴蝶结。

基因组暗物质并不是唯一

除了基因组“暗物质”，科学家们还发现了生命体中的其他暗物质。

蛋白质组暗物质：科学家一直都在推测蛋白质暗物质的性质，即蛋白质中完全未知的领域，但去年澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）开展的一项研究，定位了这些暗物质区域的界限，使得我们更进一步发现所有蛋白质的完整结构和功能。这项研究工作发表在《PNAS》杂志。

病毒暗物质：近年来，科学家们在微生物组研究中已经取得了较大的进展。现在，宾夕法尼亚大学的研究人员又将目光转向了病毒组研究。他们发表在mBio杂志上的研究显示，健康人类皮肤上的绝大多数DNA病毒是前所未见的，属于病毒“暗物质”。

微生物暗物质：据科学家估计，生活在人体内的细菌中有大约一半，因无法在实验室中培养，而几乎不为人所知，也因此科学家称其为“微生物暗物质”。2014年12月，加州大学洛杉矶分校等处的科学家们取得的一项里程碑式结果，阐述了TM7在牙周炎等疾病进展中的作用。PNAS：微生物“暗物质”如何致病？2013年7月，美国科学家进行了微生物“暗物质”研究，他们用单细胞DNA测序技术对多种微生物的基因组进行测序后发现，微生物远比我们所知道的要丰富多样，研究同时揭示了不同物种间令人惊奇的关联。单细胞DNA测序揭示微生物“暗物质”；Nature头条文章：窥探微生物“暗物质”。

更多的迷雾笼罩着DNA暗物质

此外，DNA暗物质还能够“复活”，在一次DNA序列的比对中，科学家发现，奶牛的核糖核酸酶基因的前生就是一段DNA暗物质，只是在随后的进化中又重新被激活。科学家预想，DNA暗物质在很多年前就是一个功能正常的基因，但是由于在进化的某一个时间段发生了突变，导致了其正常功能的丧失。那么反过来想，如果能够修正原本的突变，可以回复DNA暗物质的基因功能嘛？

当然这些还都是未知，还等待着人们去进一步的证实和发现。总而研究，随着研究的深入笼罩在DNA暗物质上的谜团，会一步步被揭开。

参 考 文 献：

https://www.pnas.org/content/112/52/15898

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26489866

https://www.nature.com/articles/nature12352

你点的每个在读，我都认真当成了喜欢