表达基因的首份综合功能图谱发布，将人类基因与其功能一一对应

在人类基因组计划完成20多年后，怀特黑德研究所的乔纳森·魏斯曼和他的同事展示了第一张人类细胞中表达的基因的全面功能图9月9日在线发表在《细胞》杂志上的项目数据将每个基因与其在细胞中的功能联系起来，这是基于单细胞测序方法Perturb—seq多年的重大合作研究成果其他科学家可以在威斯曼实验室的网站上获得这些数据

麻省理工学院生物学教授，霍华德·休斯医学研究所研究员魏斯曼说，有了这张基因型—表型图，你就可以进入并筛选数据库，无需任何实验。

这本地图集使研究人员能够深入研究各种生物学问题研究人员可以利用它来探索功能未知的基因对细胞的影响，研究线粒体对压力的反应，筛选导致染色体丢失或获得的基因这种表型在过去很难研究

使用CRISPR映射

这个项目使用Perturb—seq方法，可以前所未有的深度追踪基因开启或关闭的影响Perturb—seq方法利用CRISPR/Cas9技术将基因变化引入细胞，然后利用单细胞RNA测序捕捉变化引起的表达RNA信息因为RNA控制细胞行为的所有方面，这种方法可以帮助解码遗传变化的许多细胞效应

在这项新的成就中，研究人员将该方法扩展到了整个基因组他们使用人类血液癌细胞系和来自视网膜的非癌细胞，通过Perturb—seq对超过250万个细胞进行测序，并使用这些数据构建了一个将基因型和表型联系起来的综合图谱

挖掘未知函数

筛选后，研究人员决定使用他们的新数据集来检查一些生物学问题最明显的应用是首先研究功能未知的基因

由于新的测序读出了许多已知基因的表型，研究人员可以利用这些数据将未知基因与已知基因进行比较，并寻找相似的转录结果，这可能表明基因产物将作为更大复合体的一部分共同发挥作用。

一个名为C7orf26的基因突变尤为突出研究人员注意到，导致相似表型的基因的去除是一种叫做整合子的蛋白质复合物的一部分，它在小核RNA的产生中起作用整合子复合物由许多更小的亚单位组成以前的研究表明，有14种单独的蛋白质研究人员这次确认C7orf26是复合物的第15个成分

他们还发现，15个亚单位在更小的模块中一起工作，在整合的亚复合体内执行特定的功能。

正确分离DNA的筛选因素

Perturb—seq的另一个优势是，由于这种分析专注于单细胞，研究人员可以使用这些数据来查看更复杂的表型，当与其他细胞的数据一起研究时，这些表型往往会变得混乱。

研究人员发现，导致细胞之间不同结果的基因子集是染色体分离的原因这种分离会导致细胞失去一条染色体或获得一条额外的染色体，这种现象称为非整倍性

魏斯曼说:你无法预测失去这个基因的转录反应会是什么，因为这取决于你获得或失去的染色体的次级效应我们意识到，这种情况实际上是可以逆转的，创造这种复杂的表型，并寻找获得或丢失的染色体特征通过这种方式，我们对正确分离DNA所需的因素进行了首次全基因组筛选

仍有未解决的问题。

研究人员还使用数据集来研究线粒体如何应对压力从自由生活的细菌进化而来的线粒体在其基因组中携带13个基因在核DNA中，大约有1000个基因与线粒体功能有关研究人员发现，当他们扰乱不同的线粒体相关基因时，核基因组对许多不同的基因变化做出类似的反应可是，线粒体基因组反应的可变性要大得多

为什么线粒体还有自己的DNA这仍然是一个悬而未决的问题新研究的一个重要结论是，拥有单独的线粒体基因组的好处之一可能是针对不同的应激源进行局部或非常特定的基因调控如果一个线粒体被破坏，另一个线粒体以不同的方式被破坏，那么这些线粒体可能会有不同的反应

在未来，研究人员希望使用Perturb—seq来研究癌细胞系以外的不同类型的细胞。