日本理化學(xué)研究所綜合醫(yī)學(xué)科學(xué)中心科學(xué)家主導(dǎo)的國(guó)際合作研究發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)每個(gè)細(xì)胞的基因組中，重復(fù)數(shù)百萬(wàn)次的特定基因組序列重組普遍存在于正常細(xì)胞和疾病狀態(tài)的細(xì)胞中。確定這種曾被認(rèn)為是“垃圾”的DNA序列的重組機(jī)制，對(duì)于了解人體細(xì)胞如何發(fā)育以及是什么導(dǎo)致它們“生病”至關(guān)重要。這項(xiàng)研究近日發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上。

自發(fā)現(xiàn)DNA以來(lái)，科學(xué)家一直認(rèn)為，人體所有細(xì)胞都擁有相同的遺傳密碼，并被安全地保護(hù)在細(xì)胞核內(nèi)。然而，DNA測(cè)序的進(jìn)步對(duì)這一觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)：人們現(xiàn)在知道，突變從發(fā)育的早期階段起就開(kāi)始在單細(xì)胞基因組中積累。但這種現(xiàn)象的嚴(yán)重程度以及它如何導(dǎo)致疾病尚不清楚。

科學(xué)家們此次研究了某些重復(fù)的基因組序列Alu和L1，并開(kāi)發(fā)了一種方法來(lái)研究這些在每個(gè)細(xì)胞基因組中重復(fù)數(shù)百萬(wàn)次的特定DNA序列。此前已知它們會(huì)相互重組，產(chǎn)生在癌癥和其他遺傳疾病中常見(jiàn)的突變。此次通過(guò)分析未受疾病影響的供體的DNA，研究人員確定了由這些重復(fù)序列重組引起的數(shù)百萬(wàn)個(gè)DNA突變，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)體內(nèi)不同組織具有不同的重組特征。

研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)干細(xì)胞向神經(jīng)元細(xì)胞的分化伴隨著重復(fù)序列重組的明顯變化。這表明這種特殊類(lèi)型的DNA突變，可能是人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中的一種生理現(xiàn)象。

研究人員分析了阿爾茨海默病和帕金森病患者樣本中重復(fù)序列的重組。他們發(fā)現(xiàn)了每種疾病特有的重組特征，表明由這些重復(fù)序列引起的基因組重組與腦部疾病有關(guān)。

團(tuán)隊(duì)成員稱，這項(xiàng)研究表明，人類(lèi)基因組中的元件重組是一種普遍現(xiàn)象。體細(xì)胞中Alu和L1的隨機(jī)重組，可能偶爾會(huì)啟動(dòng)易受攻擊位點(diǎn)的單個(gè)細(xì)胞的基因組，推動(dòng)了從健康到病理狀態(tài)。但確定疾病中的重組是否決定了疾病狀態(tài)，還需要進(jìn)一步的研究。(記者 張夢(mèng)然)

總編輯圈點(diǎn)

哺乳動(dòng)物基因組中為什么有這么多重復(fù)拷貝的DNA序列，目前還并不清楚。曾經(jīng)人們認(rèn)為，DNA重復(fù)序列的重組并無(wú)意義。但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，重組、突變一直存在，生物總不會(huì)一直做這種無(wú)用功吧。本文中科研人員發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)干細(xì)胞向神經(jīng)元細(xì)胞的分化伴隨著重復(fù)序列重組的明顯變化，它甚至可能是人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中的一種現(xiàn)象。但是，究竟什么導(dǎo)致了這些重復(fù)序列的重組，這種重組具體會(huì)有怎樣的影響，是否會(huì)導(dǎo)致特定的疾病，我們依然不得而知。

關(guān)鍵詞： 人類(lèi)基因組 基因組序列 DNA序列的重組機(jī)制