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新浪网|我们的DNA真的有98%都是垃圾吗？( 二 )


例如 ， 在6500万至7500万年以前 ， 小鼠和人类从同一个祖先走上了两条不同的进化路线 。 研究人员发现 ， 在所有保留下来的DNA中 ， 只有20%负责了蛋白质编码 ， 大部分DNA其实都属于基因组中的非编码区域 。
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人类基因组计划时间线 。
然而 ， 在人类基因组计划结束后发布的“DNA元件百科全书”（简称ENCODE）为垃圾DNA的“无用”投出了否定的一票 。 ENCODE是在美国国家人类基因组研究院的赞助下、由多家实验室合作完成的 。 人类基因组计划旨在解读人类生存的蓝图 ， 而ENCODE则力图弄清这部蓝图中的哪些片段真的有用 。
人类基因组计划利用了DNA测序来破解人类基因组 ， 而ENCODE项目则通过RNA测序、以及寻找可以被化学物质或蛋白质改变的DNA片段 ， 对RNA等其它元件进行了考察 。 该项目研究结果显示 ， DNA片段的化学活动也许给我们一些提示 ， 帮助我们了解其可能有哪些功能 。
要记得 ， 基因携带着合成蛋白质所需的信息 ， 而蛋白质最终负责执行细胞功能 。 给定基因最终能够合成的蛋白质数量是由其基因表达（即利用基因中编录的信息指导蛋白质合成的能力）决定的 。
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基因表达的核心原理 。
特定的蛋白质、转录因子、或化学物质可以与DNA结合 ， 改变基因表达的时间和方式 。 科学家发现 ， 一部分“垃圾DNA”中含有能够调节基因的DNA ， 可以决定何时及如何激活或关停基因 。 它们还可以作为转录因子与DNA结合的场所 ， 对转录过程进行调节 。 非编码DNA包含几种不同的调控因子 ， 包括：
启动子（Promoters）：假如将基因比作一个灯泡 ， 那么启动子序列就是它的开关 。 启动子为蛋白质提供了一个启动转录过程所需的场所 ， 还可以切换转录相关元件的开闭 。 无法合成蛋白质的基因不含启动子 ， 其位置处于编码基因序列的前端 。
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启动子的作用机制 。
增强子（Enhancers）：协助激活转录过程的蛋白质会与增强子序列结合 。 增强子的作用类似于化学反应中的催化剂 。 即使没有增强子序列 ， 转录依然可以发生 ， 但在有增强子的情况下 ， 转录的效率会更高 。 增强子可能位于基因序列末端 ， 也可能远离基因序列 。
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增强子的作用机制 。
沉默子（Silencers）：与增强子相反 ， 沉默子可以与能够抑制转录的蛋白质结合 ， 防止某个基因过度表达 ， 造成蛋白质过剩 。 与增强子类似 ， 沉默子与基因序列之间的距离也由远有近 。
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沉默子的作用机制 。
增强子与沉默子结合在一起 ， 起到的作用类似于风扇的调节器 。 只不过它们控制的不是风扇转速 ， 而是基因表达的程度 。 蛋白质与增强子结合 ， 相当于把风速调到最大；而与沉默子结合 ， 则相当于让风扇“停转” 。
以上列举了非编码DNA的几项“功能” 。 那么 ， 非编码DNA究竟算不算功能性的DNA序列呢？
一段“功能性”的DNA序列能够控制基因表达 ， 即由一段特定基因序列合成的蛋白质数量 。 正是蛋白质组合上的区别赋予了每种细胞独特的功能 。 因此 ， 既然每个细胞含有的基因组和DNA都相同 ， 就需要由基因表达水平来决定某个细胞属于上皮细胞、免疫细胞还是神经细胞等等 。
为解释这种与生俱来的可变性 ， ENCODE研究团队在多种类型的细胞中实践了上述技术 。 因此 ， 按照上述“功能性”的定义 ， “垃圾DNA”对基因表达绝对起到了一定影响 。 ENCODE项目的研究结果说明 ， 我们对基因组中神秘的非编码区域的了解实在是少得可怜 。


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