人体内75%基因是垃圾?“垃圾DNA”吐露人与猩猩差异(2)

2021-12-02 21:47     科技日报

顾潮江认为,这个研究“推翻”了ENCODE的结论,将引导科研人员重新聚焦人类基因组研究。

关于“垃圾DNA”的认知与“技”俱进,那么其到底从何而来?

已有研究表明,部分“垃圾DNA”起源于病毒,并能调节人体免疫系统。转座元件便属于此类,具体来说,它们是可在基因组中移动的DNA片段,看上去是病毒或细菌等病原体遗留的产物,经过数百万年进化,融入人类基因组。

而2017年发表在《科学》的一篇文献认为,“垃圾DNA”来源于染色体的不对称分配。该研究显示,两条姐妹染色体的着丝粒在雌性减数分裂过程中相互竞争以获得遗传,而着丝粒重复序列是人类基因组中最丰富的非编码DNA,且具有更多重复拷贝和更多动粒蛋白的“强”着丝粒会被优先遗传给后代。

已经有大量科学家对“垃圾DNA”进行了研究,而这些研究结果不断地表明,“垃圾DNA”绝不是我们体内“无用”的角色,相反,其可能在多方面发挥着重要作用。

顾潮江介绍,一些“垃圾DNA”可被视为基因的分子开关。“垃圾DNA”中有大量重复DNA序列,能形成特殊的DNA高级结构,并以此调节附近基因的活性。

有美国科学家分析了11个人类组织中330个源于Alu(高度重复序列)基因组的外显子,鉴别出许多令人感兴趣的外显子。Alu是灵长类特异性的反转录转座子,通过它制造外显子可能有助于形成灵长类的独特属性。

“垃圾DNA”可通过合成调节性RNA发挥功能。它们能被转录为小分子RNA,控制蛋白质表达,还能激活或抑制基因的表达,协助非常复杂的细胞分裂、分化等。顾潮江介绍,若将这种方法应用于医学,可使癌症基因沉默,意义重大。

还有研究表明,“垃圾DNA”有可能改变基因组装方式。此前,来自美国北卡罗来纳大学的研究人员发现:一些“垃圾DNA”中的小片段遗传序列告诉基因如何剪接,或可提高、抑制剪接过程,从而改变基因组装方式。

“垃圾DNA”对人类的影响不仅于此。

德国和英国的科学家合作发现,在化疗之后,骨髓中造血干细胞会利用“垃圾DNA”转录产生RNA分子增强活化,产生新鲜细胞,促进血液再生。

研究人员还发现,随着个人基因组测序人数迅速增加,近来在解读他们基因组中的突变,尤其是非编码区突变时,在“垃圾DNA”区域中找到了近百个乳腺癌与前列腺癌的潜在“导火索”,这预示“垃圾DNA”可能是潜在癌症病源。还有研究已在霍奇金淋巴瘤内证明了“垃圾DNA”在何种情况下能够保持活性,从而加快肿瘤生长速度。

而与上述观点不同,有英国巴斯大学和剑桥大学的研究人员发现,位于基因间的“垃圾DNA”可以转录形成非编码RNA,而这一过程可以阻断细胞癌化。

此外,美国科研人员开发了一种新的生物信息学方法,用于从测序数据中识别和确定从头串联重复序列突变(简称新生TR突变),并对患有ASD(孤独症谱系障碍)的先证者和未患病手足中的新生TR突变进行全基因组特征分析。发现在ASD先证者中全基因组范围内均存在大量新生TR突变,在胎儿大脑调节区域更为富集,且预计在进化上更具危害性。

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