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基因组所参加国际基因组ENCODE计划取得系列研究成果

基因组所参加国际基因组ENCODE计划取得系列研究成果 2012 DNA是一种长链聚合物，组成单位称为四种脱氧核苷酸，也叫碱基（即 A-腺嘌呤G-鸟嘌呤C-胞嘧啶T-胸腺嘧啶） ，而糖类（五碳糖）与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架，排列在外侧，四种碱基排列在内侧。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相连，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，指导蛋白质的合成。读取密码的过程称为转录，是以DNA双链中的一条单链为模板复制出一段mRNA（信使RNA）的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如rRNA、snRNA与siRNA。在细胞内，DNA能与蛋白质结合形成染色体，整组染色体则统称为染色体组。对于人类而言，正常的体细胞中含有46条染色体。染色体在细胞分裂之前会先行复制，在细胞分裂间期完成，而细胞分裂间期分为G1期-DNA合成前期、S期-DNA合成期、G2-DNA合成后期。对真核生物，如动物、植物及真菌而言，染色体主要存在于细胞核内；对于原核生物而言，如细菌，则主要存在于细胞质中的拟核内。染色体上的染色质蛋白，如组织蛋白，能够将DNA组织并压缩，以帮助DNA与其他蛋白质进行交互作用，进而调节基因的转录。

近日，国际科学界宣布“DNA元素百科全书”(简称ENCODE)计划获得了迄今最详细的人类基因组分析数据，并以30余篇论文的形式同时发表在Nature、Science、Genome Research、Genome Biology等一系列高水平的SCI学术期刊上。ENCODE被认为是继“人类基因组计划”之后国际科学界在生命科学研究领域取得的又一重大进展。以往研究者常关注与编码蛋白质相关的基因，但它们只占整个基因组的约2％。ENCODE研究团队完成了解析基因组非编码区域的工作，人类基因组中约80%的区域都被确定拥有某种确定的功能。

ENCODE项目从近期看有利于测序产业，基因组会成为更热的研究方向，而从长远来看，其影响深远，对疾病诊断、药物研发等都将具有积极的推动作用，新增市场价值当以万亿美元计算。

中科院北京基因组研究所“百人计划”方向东研究员项目组利用与美国华盛顿大学基因组学系建立多年的合作关系，选派该组青年科技骨干渠鸿竹博士，通过多次访问交流和客座研究等形式，与ENCODE计划负责人之一、美国国立卫生研究院西北注释表观基因组绘图中(Northwest Reference Epigenome Mapping Center，NIH)主任John A. Stamatoyannopoulis博士所领导实验室研究人员一起工作，迄今为止已经共同发表了三篇标志性的ENCODE文章。

在渠鸿竹博士作为共同第一作者、基因组所第二作者单位的Genome Research发表文章中，渠鸿竹博士主要负责生物信息学分析工作，将重要转录因子与染色质DNA之间的相互作用和DNA甲基化这两个不同层次的表观基因组学数据进行统合研究，对于CTCF在染色质DNA的结合效率和DNA甲基化之间的相互关系进行研究并取得了创新进展。在基因组所作为第二作者单位的Science所发表文章中，渠鸿竹博士作为生物信息学团队的主要成员，主要负责将全基因组DNase I图谱等表观基因组数据与已有的GWAS SNPs数据结合，首次在表观基因组水平上开展GWAS研究工作，为研究复杂性疾病的遗传机制提供了全新的研究策略。

在9月5日Nature在线发表的文章中，渠鸿竹博士与Stamatoyannopoulis博士实验室研究人员利用新一代高通量测序平台完成了125种人类细胞和组织的DNase I 高敏感微点(DHSs)的全基因组图谱，首次展示了至今为止最为详尽的人类基因组调控DNA图谱，揭示了染色质可及性、转录、DNA甲基化、序列特异性转录因子结合谱式等不同层次的表观遗传调控因素之间复杂的相互关系。本项研究对于彻底读懂、读通人类基因组这本“天书”具有重要的意义。

基因组所通过“引进来、走出去”等灵活多样的合作培养机制，与美国芝加哥大学、美国华盛顿大学、美国西南医学中心大学、等国际顶尖研究机构保持了密切的交流与合作关系，积极参与重大科学研究计划，及时把握世界前沿科学的发展脉络，有效提升研究所的学术地位和国际声誉，努力培养青年科技骨干人才快速成才。过去几年的成功经验证明，基因组所在人才队伍建设方面已经进行了有益的探索，并且获得了令人瞩目的成果，为今后的科技创新争优工作的可持续发展奠定了坚实的基础。

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