DNA雙螺旋六十周年Nature，Cell發文點評

　　今天(美國時間4月25日)是DNA分子結構被發現的六十周年鉆石紀念日，在1953年兩位學者：Francis Crick和James Watson揭示了遺傳信息如何通過雙螺旋結構被編碼的，從而開啟了 “基因組時代”。然而時間過去了超過半個世紀，當時由這篇Nature論文引發的人類基因組計劃和個性化醫學曙光依然半明半暗。

　　4月25日Nature雜志以“DNA: Celebrate the unknowns”為題，回顧了發現雙螺旋之后，像是ENCODE之類的突破性成果，指出至今我們對于DNA分子結構依然了解的不多，依然不清楚進化如何在分子水平上造就了這種雙螺旋的結果。

　　同時Cell雜志也以“1953: When Genes Became ‘Information’”為題，追溯了那段歷史，并強調了不同科學分支在這一研究領域中的作用。

　　近年來遺傳學突破性成果

　　2005年，由英國Wellcome Trust Sanger研究中心領導的一個世界性研究隊伍在Nature雜志上宣布，已基本完成對人類X染色體的全面分析。這項研究是人類基因組計劃的一部分，也是最困難的一部分。X染色體DNA序列的詳細分析和X染色體上基因的活性研究為有關性染色體的進化研究、伴性遺傳疾病以及男女之間的生物學差異性研究揭開全新篇章。

　　2005年，國際單體型圖譜項目第一期研究結果公布，這次公布象征著單體型圖譜工作的一個重大里程碑。這些SNP就像是分布很近的DNA位置標志，對其標志點的追蹤，既可以更容易地發現與人類主要疾病相關的基因，例如哮喘、糖尿病、心臟病和癌癥等;同時還可以對每個人對特定藥物做出的反應進行分析確定。

　　2005年，科學家們破譯了一條DNA鏈是如何將右手螺旋B型DNA和左手螺旋Z型DNA連接起來的晶體三維結構。

　　2008年，世界進入個人基因組時代，從4月開始，相繼有DNA之父詹姆斯·沃森基因組圖譜、首個女性基因組圖譜、首個癌癥基因組圖譜、首個漢人基因組圖譜出爐。這些成果為疾病的研究帶來新的視野。

　　2008年，iPS技術入選Science十大科學突破，它的研究意義在于開啟了再生醫學領域的新篇章，人類疾病治療手段也因它而發生根本性的改變。

　　2009年，基因組計劃蓬勃發展，從人類基因組計劃，到千人基因組計劃，到人類微生物基因組計劃，再到萬物基因組計劃，基因組研究計劃已經趕不上變化!千人基因組計劃尚未完成，層出不窮的基因組計劃提上議程。

　　2010年誕生首個人造生命細胞，美國私立科研機構Craig Venter研究所培育出第一個由人工合成基因組控制的細胞，從而向人造生命形式邁出了關鍵一步。同年，尼安德特人基因組被破解。

　　2011年，DNA的第7種和第8種堿基被確定。

　　2012年，ENCODE項目獲得重大突破，在經過十年的努力后，科學家們完成了解析基因組剩余部分(非編碼區域)的工作，真正為“垃圾”正名。

　　DNA爭議

　　除了各項成果之外，隨著研究的深入，也出現了更多的爭議，圍繞20世紀60年代Crick等人發現的“中心法則”，就有不少不同的聲音。2011 年，來自美國賓夕法尼亞大學醫學院等處的研究人員驚異地發現RNA與DNA序列之間存在廣泛的差異，這表明信使RNA有可能將遺傳信息從細胞DNA攜帶至蛋白質加工廠的過程中以某種未知的機制進行了重新編輯。

　　這或將改變“中心法則”，這一法則認為細胞中的遺傳信息是以DNA為模板通過轉錄傳遞給RNA，再由RNA指導蛋白質合成。在這一過程中遺傳信息傳遞完全忠實于最初的DNA模板。在新論文中研究人員提出RNA在進入蛋白質加工廠前有可能通過一種“RNA編輯”( RNA editing )的方式置換了部分的堿基，從而導致了生成蛋白質的改變。

　　另外也有學者提出中心法則可能有點太過簡單了：DNA制造RNA，RNA再產生蛋白質。ENCODE計劃量化了RNA轉錄模式，發現盡管一個基因的“標準”RNA拷貝被翻譯成一個蛋白，但對于一個基因的每個拷貝來說，細胞還制造DNA許多其他部分的RNA拷貝。

　　去年ENCODE項目公布了完整成果，422位科學家的國際團隊在經過十年的努力后，完成了解析基因組剩余部分(非編碼區域)的工作。

　　其中研究人員發現，許多人類基因組的非編碼部分包含蛋白可以綁定的區域，這將會影響附近和遠處的基因表達。其它轉錄成RNA分子的非編碼區從來沒有翻譯成蛋白。還有一些影響了DNA折疊和包裝的方式。總之，這些區域并不是垃圾，據ENCODE的分析，80%的基因組區域具有一定的生化功能。這項研究的影響是巨大的，這將重新定義什么是“基因”，也為尋求理解疾病機制，以及基因組是如何在三維空間中工作的，提供了新的線索。

　　60年前，當DNA的結構首次被發現，這似乎為此前由達爾文和孟德繪制的一副美麗拼圖提供了最后一部分，然而事實證明并非如此，我們還有更多的未知需要探索。在未來的道路中，我們也許應該輕裝上陣，再接再厲。