從螞蟻到人類的每一種動物都在其基因組中包含稱為Hox基因的DNA片段 。身體的建築師 ，這些基因是身體藍圖的守護者; 它們決定了胚胎如何成長為成年人 ，包括發育中的動物將其頭部 ，腿部和其他身體部位放在哪裏 。

科學家長期以來一直在尋找解釋Hox基因如何創建這個人體圖的方法; 解碼尊龍凱時如何構建身體的關鍵 。

現在 ，來自西班牙塞維利亞的Pablo de Olavide大學的哥倫比亞大學和西班牙國家研究委員會（CSIC）的國際研究小組發現了一個這樣的關鍵 ：一種可以係統地確定每個Hox基因在發展中的作用的方法 。果蠅。他們最近在Nature Communications報道的結果為研究人員提供了一條新的道路 ，希望能夠理解一個混亂和精確的平等過程 ，這對於理解生長和發育以及衰老和疾病至關重要 。

“包含數千個基因和數百萬個DNA字母的基因組是有史以來最複雜的代碼 ，”哥倫比亞大學Mortimer B. Zuckerman思維腦行為研究所首席研究員 ，該論文的共同資深作者Richard Mann博士說 。  。“解密這段代碼已經證明是如此困難 ，因為進化論在幾十萬年的時間裏開始編寫它 。今天的研究提供了破解代碼的關鍵 ，使尊龍凱時比以往更加接近理解Hox基因如何構建健康的身體，或者如何這個過程在疾病中被打亂了 。“

Hox基因很古老; 它們可以在所有動物物種中找到 。即使是原始的水母也有它們 。每種類型的生物都具有這些基因的不同組合 。果蠅有8個Hox基因 ，而人類有39個 。

這些基因通過產生稱為轉錄因子的特殊蛋白質起作用，這些蛋白質與稱為Hox輔助因子的類似蛋白質結合 ，與不同的DNA片段結合 ，並在恰當的時間打開和關閉許多其他基因 - 一種微觀比例的Rube Goldberg機器 。

“因為這些基因錯綜複雜地參與了發育的許多方麵 ，所以已經證明隔離單個Hox基因並追蹤它們隨時間推移的活動具有極大的挑戰性 ，”Centro Andaluz de Biologi的首席研究員James Castelli-GairHombría博士說 。位於Pablo de Olavide大學的del Desarrollo和該論文的共同資深作者 。“尊龍凱時有這個難以置信的複雜方程式來解決 ，但有太多未知因素可以取得重大進展 。”

最近 ，Hombría博士和他的團隊有點運氣 。在研究正在發育的果蠅中的遺傳活動時 ，他們偶然發現了一小塊調節DNA ，稱為vvI1 + 2 ，它具有不尋常的 - 令人驚訝的 - 屬性 。雖然它在果蠅整個發育體內的細胞中都很活躍 ，但它似乎受到所有果蠅的八個Hox基因的調控 。

“整個正在發育的果蠅中vvI1 + 2 DNA片段無處不在 ，加上每個Hox基因接觸它的事實 ，使其成為研究Hox基因家族的理想係統 ，”CarlosSánchez-Higueras博士說 。  ，Hombría實驗室的博士後研究員和論文的第一作者 。“在這片DNA中 ，尊龍凱時有了完美的工具;尊龍凱時現在可以設計一種方法來係統地操縱vvI1 + 2活性 ，看看每個Hox基因是如何起作用的 。”

首先 ，Sánchez-Higueras博士與哥倫比亞大學紮克曼研究所的Mann博士合作 ，使用了一種名為No Read Left Behind或NRLB的複雜計算機算法 。NRLB最近由他的實驗室Mann博士和他的合作者開發 ，包括哥倫比亞係統生物學教授Harmen Bussemaker博士 。這種強大的算法精確定位了轉錄因子與一段DNA結合的位置 ，即使這些結合位點非常弱且難以捕獲 。在這項研究中 ，研究人員專注於與vvI1 + 2結合的Hox轉錄因子和Hox輔因子 。

“尊龍凱時的分析提供了vvI1 + 2中Hox結合位點的精確路線圖 ，然後尊龍凱時可以將其應用於活果蠅 ，”Mann博士說 ，他也是希金斯生物化學和分子生物物理學教授（係統生物學）在哥倫比亞大學的Vagelos醫師和外科醫生學院 。

通過在生命或體內飛行胚胎中結合優雅的遺傳操作，結合先進的生化和計算分析 ，研究人員可以係統地以前所未有的精確度操縱Hox目標活動 。

“尊龍凱時現在有一個起點可以係統地解碼Hox基因調控 ，”Hombría博士說 ，“一種幫助尊龍凱時破譯身體發育遺傳學的Rosetta Stone 。”

研究人員的發現特別有希望 ，因為它們可以應用於整個基因組 。Hox基因調節vvI1 + 2的步驟可以告知Hox基因如何調節其他DNA ，不僅僅是在果蠅中 ，而是在果蠅之外 - 包括脊椎動物 ，如哺乳動物 ，甚至人類 。

“雖然有許多關於Hox基因仍有待闡明 ，但尊龍凱時的工作是向前邁出的重要一步 ，”Sánchez-Higueras博士說 。“這些持續不斷的努力 ，加上尊龍凱時同行的努力 ，將有助於闡明整個係統如何在不斷增長的胚胎中共同發揮作用 ，以及它們如何為疾病做出貢獻 。”