摘要：mhaESC基因组与先前参考基因组的共线性比对结果如果你对他们基因组DNA “拼图”的步骤感兴趣，这个流程大致是这样的：第一步，测序技术把所有拼图（即片段）上的图案（即碱基对）读完；接着，计算机对这些信息进行数据处理；最后，复杂算法会完成“拼装”（即基因组组装
mhaESC基因组与先前参考基因组的共线性比对结果如果你对他们基因组DNA “拼图”的步骤感兴趣，这个流程大致是这样的：第一步，测序技术把所有拼图（即片段）上的图案（即碱基对）读完；接着，计算机对这些信息进行数据处理；最后，复杂算法会完成“拼装”（即基因组组装），形成完整的全貌。这个过程涉及到了PacBio HiFi、Oxford Nanopore超长、Illumina短读长、Hi-C和BioNano光学图谱等多项基因测序技术。那么，这些研究人员具体取得了哪些关于小鼠基因的新发现呢？首先，发现了新的蛋白质编码基因。顾名思义，这些基因的作用是编码对应的蛋白质。与先前的参考基因组版本相比，该研究额外注释了639个蛋白质编码基因，其中先前未被发现的全新的蛋白质编码基因有140个（这是因为639个基因中部分为已知基因的“重复”拷贝）。这些新的蛋白质编码基因可能参与多种生物学过程，为未来的研究提供了新的方向。第二，较精确地“看清”核糖体DNA的基因序列。核糖体是细胞内的“蛋白质工厂”，负责合成蛋白质。核糖体DNA是细胞中的一种特殊DNA，它专门负责编码核糖体的RNA（rRNA）——一种核糖体的重要组成部分，帮助核糖体合成蛋白。用简洁的比拟来说，核糖体DNA给出了细胞内rRNA的“蓝图”。这个发现为进一步解析核糖体潜在的蛋白质翻译功能的差异性提供参考。第三，解析了着丝粒区域的基因序列详情。着丝粒是染色体上的一个特殊区域，帮助染色体在细胞分裂时，将遗传物质平均分配到两个新的细胞中。本研究的结果显示，小鼠各染色体之间的着丝粒长度具有明显差异，且序列内部富含转座元件和片段重复（SD），同时还有散在的基因分布，表明该区域可能会进行活跃的转录和转座事件，驱动着丝粒区域进行适应性改变等行为。对着丝粒区域的解析，有助于理解因着丝粒功能缺陷导致的染色体重排、非整倍性等相关疾病的发病机制。从科学意义上来说，俞晓春实验室的这项研究，通过综合“长读长”第三代测序技术成功完成了小鼠基因组的端粒到端粒组装，填补了现有参考基因组中的空白区域，揭示了新的基因和结构变异，“拼完”了小鼠基因组图谱的“拼图”。这些发现不仅提高了对小鼠基因组结构和功能的理解，也为基因组学研究提供了重要的技术参考和数据资源。在这项研究中，两位第一作者，分别发挥了科研所长，刘俊丽助理研究员负责湿实验及论文图片，李麒麟助理研究员负责干实验及文稿；通讯作者俞晓春教授负责“掌舵”课题的大方向以及论文的完善。“你们在研究过程中遇到最大的难点是什么？”这个问题竟然有朝一日成为了实验室“答不上来”的问题。正如前文所言，这个课题进展势如破竹，投稿过程也十分顺利。但要在科研的疆域取得成果，并非一日之功。这项研究的顺利开展，既得益于俞晓春自在美国密歇根大学医学院内科系成为独立PI后，对染色体近20年的研究积累；同时，也与两位一作作者历经过的、作为一名科研工作者的磨炼与自我调整息息相关。刘俊丽，是西湖实验室第一批“开拓学者”之一，曾在科研的路途上迷茫过、也曾经历过gap的时光，但她最终选择加入俞晓春实验室，尽管那意味着要完全改变研究方向，需要从“0”开始。如今，她分享说：“做科研，任何一个方向都有研究意义。我觉得实验取得的任何结果都能带给我快乐，这是为什么我要坚持做科研的原因。”如果说这个课题有一个发起人，那非李麒麟莫属：他是俞晓春团队第一个注意到人类基因组序列完成的人。出于对遗传学和基因组学的兴趣，他从大学本科直至在美国做博后阶段都专注于生物信息学。李麒麟说：“但我发现做纯数据并不能对实际情况有很好的了解，所以最后我选择了俞老师的实验室，这里有湿实验的实时结果给出反馈，这样我再去做数据分析，研究能更好地开展。”当然，俞晓春实验室剑指的始终并不是小鼠基因组真容本身，而是希望利用这把“基因组之铲”探索遗传性癌症、发育性疾病未解的致病机理。“支线”的故事已完成，接下来，让我们一起静待这个实验室的“主线”诞生更多助力人类攻克顽疾的成果。课题组简介与招聘信息俞晓春教授长期致力于DNA损伤修复机制、基因组不稳定、染色质重塑和表观遗传等相关研究。课题组长期招收具有相关专业背景的博士后，欢迎有兴趣的青年学者加入！联系方式：yuxiaochun@westlake.edu.cn西湖实验室助理研究员刘俊丽博士和李麒麟博士为论文共同第一作者，西湖大学生命科学学院科研副院长、西湖实验室科研副主任俞晓春教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省“尖兵”&“领雁”项目、杭州市领军型创新创业团队、西湖教育基金会和西湖实验室提供的经费支持，同时感谢西湖大学生物医学实验技术中心、实验动物中心及高性能计算中心等平台的支持。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq8191 来源：科学之力
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