基因大规模变异速检技术问世
作者：常丽君 来源：科技日报 发布时间：2011-4-13[b] 为检测遗传疾病、识别突变细菌和新疫苗开发开辟了一条捷径 [/b]
据美国物理学家组织网近日报道，马萨诸塞大学医学院研究人员开发出一种新的突变基因筛查技术，该技术能在同一试管中检测出可能发生突变的每个氨基酸，并分析出每种突变对细胞造成的影响。新技术为检测遗传疾病、识别突变细菌和新疫苗开发开辟了一条捷径。该研究发表在近日的美国《国家科学院院刊》（PNAS）网站上。
人类染色体组中每个基因都由上千个DNA（脱氧核糖核酸）密码组成，其中一个密码改变就可能造成严重疾病，如癌症、囊性纤维化、肌肉萎缩或亨廷顿病等。同样，病毒或细菌中一个微小突变也能产生抗药性菌种，使常规药物失效。即使很小的基因片段都可能有上千种变化，要系统分析它们很难。
通常的DNA测序是阅读整个染色体组。而生化与分子制药副教授丹尼尔·玻仑领导的研究小组开发出名为EMPIRIC的新技术，能在同一个试管中，精确计算并记录细胞的上百种不同变异。
波尔他们使用新技术对活性面包酵母菌进行了检测，该酵母菌基因包含9个氨基酸，同时在同一试管中检测出这一小片基因中发生的500多种不同DNA突变。而之前的检测技术需要做几千次试验，花几年才能完成。新技术的关键突破在于，能在同一个试管中同时分析大量突变。
目前的抗药性筛查技术要依赖偶然的突变，所以效率低下，对那些可能发生却并未发生的突变更是无从下手。但由于病毒基因氨基酸相对较少，新技术可在同一试管中检测出某种病毒进化出抗药性的所有突变，将病毒整个基因组系统地筛查一遍。这为系统地鉴定抗药性突变、开发新型疗法和新疫苗提供了一条捷径。新方法还有助于深入理解生物寄主的问题，包括环境压力怎样在基因层面影响了进化过程，何种突变可能造成基因疾病，如何筛查可能产生抗药性的突变病毒等。
玻仑说：“虽然我们只用酵母菌细胞做了试验，但新技术很全面，能用于任何迅速生长的细胞，还能作为一种对癌症、病毒或细菌的基因控制手段。”
[b]Experimental illumination of a fitness landscape[/b]
Ryan T. Hietpasa, Jeffrey D. Jensenb, and Daniel N. A. Bolona,1
aDepartment of Biochemistry and Molecular Pharmacology and
bProgram in Bioinformatics and Integrative Biology, University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA 01605
Edited* by Robert T. Sauer, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, and approved March 15, 2011 (received for review October 28, 2010)
[b]Abstract[/b]The genes of all organisms have been shaped by selective pressures. The relationship between gene sequence and fitness has tremendous implications for understanding both evolutionary processes and functional constraints on the encoded proteins. Here, we have exploited deep sequencing technology to experimentally determine the fitness of all possible individual point mutants under controlled conditions for a nine-amino acid region of Hsp90. Over the past five decades, limited glimpses into the relationship between gene sequence and function have sparked a long debate regarding the distribution, relative proportion, and evolutionary significance of deleterious, neutral, and advantageous mutations. Our systematic experimental measurement of fitness effects of Hsp90 mutants in yeast, evaluated in the light of existing population genetic theory, are remarkably consistent with a nearly neutral model of molecular evolution.
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