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DNA重组广泛存在于人类基因组中,并与发育和疾病有关

作者:科技日报 发布日期:2022-07-27 浏览82次

  日本理化学研究所综合医学科学中心科学家主导的国际合作研究发现,在人类每个细胞的基因组中,重复数百万次的特定基因组序列重组普遍存在于正常细胞和疾病状态的细胞中。确定这种曾被认为是“垃圾”的DNA序列的重组机制,对于了解人体细胞如何发育以及是什么导致它们“生病”至关重要。这项研究近日发表在《细胞》杂志上。

  自发现DNA以来,科学家一直认为,人体所有细胞都拥有相同的遗传密码,并被安全地保护在细胞核内。然而,DNA测序的进步对这一观点提出了挑战:人们现在知道,突变从发育的早期阶段起就开始在单细胞基因组中积累。但这种现象的严重程度以及它如何导致疾病尚不清楚。

  科学家们此次研究了某些重复的基因组序列Alu和L1,并开发了一种方法来研究这些在每个细胞基因组中重复数百万次的特定DNA序列。此前已知它们会相互重组,产生在癌症和其他遗传疾病中常见的突变。此次通过分析未受疾病影响的供体的DNA,研究人员确定了由这些重复序列重组引起的数百万个DNA突变,并进一步发现体内不同组织具有不同的重组特征。

  研究同时发现,人类干细胞向神经元细胞的分化伴随着重复序列重组的明显变化。这表明这种特殊类型的DNA突变,可能是人类发育过程中的一种生理现象。

  研究人员分析了阿尔茨海默病和帕金森病患者样本中重复序列的重组。他们发现了每种疾病特有的重组特征,表明由这些重复序列引起的基因组重组与脑部疾病有关。

  团队成员称,这项研究表明,人类基因组中的元件重组是一种普遍现象。体细胞中Alu和L1的随机重组,可能偶尔会启动易受攻击位点的单个细胞的基因组,推动了从健康到病理状态。但确定疾病中的重组是否决定了疾病状态,还需要进一步的研究。

  哺乳动物基因组中为什么有这么多重复拷贝的DNA序列,目前还并不清楚。曾经人们认为,DNA重复序列的重组并无意义。但后来发现,重组、突变一直存在,生物总不会一直做这种无用功吧。本文中科研人员发现,人类干细胞向神经元细胞的分化伴随着重复序列重组的明显变化,它甚至可能是人类发育过程中的一种现象。但是,究竟什么导致了这些重复序列的重组,这种重组具体会有怎样的影响,是否会导致特定的疾病,我们依然不得而知。


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