央广网上海12月23日消息(记者唐奇云)人们常说DNA是生命的“说明书”,但真正用于制造蛋白质的编码基因却不足2%。剩下超过98%的“非编码区域”长期被视为“基因组暗物质”。然而,这些序列虽然不直接生产蛋白质,却能决定基因何时开启、何时关闭,仿佛是藏在说明书背后,真正掌控生命节奏的“隐形操控者”。其中最重要的一类,就是被称为“增强子”的调控元件——它们就像远程遥控器,精确调节基因在不同时间、不同位置的表达强度。
近日,上海海洋大学水产与生命学院/水产生物育种中心胡鹏教授、陈良标教授团队在国际知名期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)在线发表的研究论文,系统阐释了关于鱼类非编码调控的重要研究进展。

上海科研团队找出调控鱼类性状发育的“隐藏按钮”(央广网发 受访者供图)
如果把基因比作一盏灯,传统研究往往只关注“灯泡本身”(基因编码序列),而增强子则是决定这盏灯何时亮起、亮度如何的“遥控器”。它不仅参与鱼类从单细胞向复杂个体的发育过程,也影响它们如何适应温度、盐度等环境变化,甚至决定生长速度和抗病能力等重要性状。因此,找出增强子在哪里、如何工作,就等于掌握了生命“调控密码”的关键钥匙。
在这项工作中,团队以斑马鱼胚胎为研究对象,成功绘制出400多对增强子与基因之间互作关系的“基因遥控网络图”,覆盖鱼类早期发育的关键时段。在此基础上,研究人员利用一种源自细菌免疫机制的基因调控工具系统,按下了多个增强子的“开关”,观察到了直观的生物学响应。举例而言,当调控鱼类血液发育的增强子被抑制后,其血红蛋白水平明显下降;当控制鳍条生长的增强子被关闭时,超过40%的斑马鱼胚胎出现鳍条缺失表型。
随着育种技术的发展,基因组育种已能根据DNA信息预测性状,但仍主要关注编码基因。将非编码增强子纳入模型,有望带来更高的精度和更强的可控性。据介绍,本研究为定位决定生长、发育、抗逆等性状的关键调控“开关”提供了有效工具,也使得更加安全、更加精准的分子设计育种成为可能,未来的鱼类育种有望从“选基因”迈向“设计调控网络”的新时代。
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