表达基因的首份综合功能图谱发布—— 将人类基因与其功能一一对应

数据可在韦斯曼实验室网站上获得，供其他科学家使用。艺术图喻示一个人进入基因功能图谱数据库。
图片来源：珍·库克－克雷索斯／约瑟夫·雷普罗格／怀特黑德研究所

今日视点

人类基因组计划完成２０多年后，美国怀特黑德研究所乔纳森·韦斯曼及其同事展示了在人类细胞中表达基因的第一份综合功能图谱。６月９日在线发表于《细胞》杂志上的项目数据，将每个基因与其在细胞中的功能联系起来，这是多年来基于单细胞测序方法Ｐｅｒｔｕｒｂ－ｓｅｑ的重大合作研究成果。数据可在韦斯曼实验室网站上获得，供其他科学家使用。

兼任麻省理工学院生物学教授和霍华德休斯医学研究所研究员的韦斯曼说：“有了这张基因型—表型关系图谱，你可以进入并筛选数据库而无需进行任何实验。”

该图谱使研究人员能深入研究各种生物学问题。研究人员可用它来探索功能未知的基因对细胞的影响，研究线粒体对压力的反应，并筛选导致染色体丢失或获得的基因，这种表型在过去被证明是难以研究的。

借助ＣＲＩＳＰＲ构建图谱

该项目利用的Ｐｅｒｔｕｒｂ－ｓｅｑ方法，能以前所未有的深度跟踪基因打开或关闭时产生的影响。Ｐｅｒｔｕｒｂ－ｓｅｑ方法使用ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９技术将基因变化引入细胞，然后使用单细胞ＲＮＡ测序来捕获变化引起的表达ＲＮＡ信息。由于ＲＮＡ控制细胞行为的所有方面，这种方法可帮助解码遗传变化的许多细胞效应。

在这项新成果中，研究人员将该方法扩大到整个基因组。他们使用人类血液癌细胞系以及来自视网膜的非癌细胞，对超过２５０万个细胞进行了Ｐｅｒｔｕｒｂ－ｓｅｑ测序，并使用这些数据构建了一个将基因型与表型联系起来的综合图谱。

挖掘未知功能

完成筛选后，研究人员决定使用他们的新数据集来检查一些生物学问题。最明显的应用是首先研究具有未知功能的基因。

由于新测序读出了许多已知基因的表型，研究人员可使用这些数据将未知基因与已知基因进行比较，并寻找相似的转录结果，这可能表明基因产物会作为更大复合体的一部分协同工作。

一个名为Ｃ７ｏｒｆ２６的基因的突变尤为突出。研究人员注意到，去除导致相似表型的基因是称为整合子的蛋白质复合体的一部分，该复合物在产生小核ＲＮＡ中发挥作用。整合子复合体由许多较小的亚基组成，之前的研究表明有１４种单独的蛋白质，研究人员此次证实Ｃ７ｏｒｆ２６是复合体的第１５个组成部分。

他们还发现１５个子单元在更小的模块中协同工作，以在整合子复合体中执行特定功能。

筛选正确分离ＤＮＡ的因子

Ｐｅｒｔｕｒｂ－ｓｅｑ的另一个好处是，由于该分析侧重于单细胞，研究人员可使用这些数据来查看更复杂的表型，这些表型在与来自其他细胞的数据一起研究时通常会变得混乱。