科學家認為被關閉的基因實際上以以前未被發現的低水平發揮作用，這一發現可能有助於回答有關慢性疾病和衰老的問題。在大約 25,000 個人類基因中，科學已經確定，有一半被認為在任何特定時間都是沉默的，只有在需要時才被激活。但科羅拉多州立大學生物信息學中心的生物醫學和計算機專家 Andre Ptitsyn 發現，目前的工具無法測量極低水平的基因表達信號。
“我們認為沈默的基因實際上是在竊竊私語，”Ptitsyn 說，他應用了一種常見的物理原理，在以前被認為被關閉的基因中發現了基因表達的振盪模式。
在大多數研究中，被認為是沉默的基因在研究的早期階段被排除在分析之外。然而，通過 Ptitsyn 的研究，在當前測量值以下表達的基因顯示出與其他基因協調的表達模式。
Ptitsyn 在計算機算法中使用了隨機共振的物理原理。隨機共振似乎違反直覺，但它用於通過在更強（但不相關）信號中搜索一致模式來檢測弱信號。例如，遠處的軍樂隊的聲音對於站在房間裡的人來說可能是無法察覺的。但如果房間裡有風扇運轉，它會產生持續且可測量的噪音。
在一段時間內測量，可能會注意到遠處樂隊演奏時的節奏 - 以及樂隊停止時沒有節奏 - 可能會被注意到。當樂隊在演奏時，房間裡的噪音隨著鼓聲的響起而逐漸變大，即使可能無法檢測到樂隊的音符，並且在噪音中丟失了一個鼓聲。隨著時間的推移，可以檢測到頻段對整體噪聲的貢獻。
Ptitsyn 在基因測量中應用了相同的原理。在觀察基因時，它們的表達會根據某些節律（例如每日晝夜節律）隨著時間的推移形成波峰和波谷的模式。沉默基因具有可檢測的節奏，因為它遵循活躍基因的表達節奏。
微陣列測量基因表達，但採取措施過濾掉似乎是背景噪聲或額外的、無法解釋的低水平數據，科學家以前認為這些數據並不表明基因表達。 Ptitsyn 查看了背景數據，發現無法解釋的數據是“關閉”基因的表達，或者他所說的竊竊私語基因。他分離了被認為是關閉的基因，並研究了背景“垃圾信號”的模式與活躍並以已知水平表達的基因重疊。
活躍基因表達的節律，稱為晝夜節律或每日節律，在沉默基因中仍然清晰可見。當測量時，增加和減少垃圾信號的時間與其他相互作用的基因協調，包括活躍的和沈默的，它們執行相同的功能。
Ptitsyn希望這一發現能夠幫助科學建立更好的微陣列，這些微陣列目前用於測量基因活性基因，並有助於找到以前隱藏的表達。
Ptitsyn是獸醫學院和生物醫學學院微生物學、免疫學和病理學系的助理教授。
“這些發現為科學家們提供了檢測和測量以前被忽視的基因活動的技術進步，”Ptitsyn 說。“研究和測量這些基因的能力改變了我們對生物學的整個看法。事實上，人體中多達一半以前被忽視的基因確實在我們的身體中發揮了作用，這改變了一切。它們是沒有關閉，它們在調光開關上調低。它們在衰老和疾病中的作用還有待發現，但我們可以預期它們會產生影響。”
文章最近發表在PLoS One上。
