研究人员解释了基因组神秘周期的起源

生物医学研究所(巴塞罗那IRB)的科学家们已经找到了所有真核生物基因组序列周期性的解释，从酵母到人类。发表在Cell杂志上的结果为基于自然选择的结果提供了另一种解释，这种解释已被科学界所接受。研究人员证明，DNA损伤和修复过程可以在真核生物的基因组中产生序列周期性中发挥作用。当该分子包装在细胞核内时，这些过程受到DNA结构取向的影响，因此有利于真核基因组中具有周期性的某种组合物。

“我们提供的答案可以让我们更好地理解为什么我们的基因组和其他物种的基因组已经发展成今天的样子，”研究负责人，IRB巴塞罗那生物医学基因组学实验室负责人NúriaLópez-Bigas说。

基因组的“神秘”周期性

由于人类基因组的序列和其他生物如小鼠和果蝇的序列在21世纪初就已为人所知，一些研究人员已经注意到包含腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶的碱基对的比例有明显的周期性( T)。实际上，已经观察到A / T对的比例每10个碱基对更大。

这种周期性与DNA如何缠绕核小体(最简单的DNA压缩形式，其中包含称为组蛋白的蛋白质)有关。给出的解释是自然选择有利于A / T碱基的出现，因为这些碱基将为DNA结构提供更大程度的柔性，从而允许其缠绕组蛋白形成核小体。

肿瘤突变提供了关键

通过研究超过3,000个人类肿瘤中突变的分布，IRB Barcelona的团队观察到突变也每10个DNA碱基对累积。

“通过检查我们排除选择存在的区域中基因组的突变分布，我们在DNA中发现了10个碱基对的明显周期性，形成核小体的一部分，”Oriol Pich博士解释说。学生和巴塞罗那科学技术学院(BIST)奖学金获得者和该论文的第一作者。

发生突变的周期性是因为包装在核小体内的DNA的结构有利于易于损伤和修复的区域的出现。因此，这些区域更容易发生突变。

接下来，研究人员将注意力转向了人类和植物中从一代传递到另一代的突变。他们发现这些遗传性突变也每10个碱基对累积。

随着核小体如何影响DNA突变的这一新发现，研究人员推断它还可以解释真核基因组序列的神秘周期性的发展。

突变数百万年的进化

巴塞罗那IRB的科学家们假设，由于我们获得的大多数突变都存在于转化为胸腺嘧啶(T)的胞嘧啶(C)中，因此大多数最容易突变数百万年的区域已成为A / T碱基对。

为了验证这一观点，研究人员进行了基因组进化的数学模拟，并证明了人类基因组序列和其他真核生物序列的周期性可能源于周期性的突变率。

“我们很高兴为科学界提供关于周期性的另一种解释，”Oriol Pich和NúriaLópez-Bigas说，他们强调了这种研究的重要性。“这是来自好奇心驱动的研究的基础知识，使我们能够更好地理解自然。”

然而，该研究的结果不仅是目前对人类基因组理解的突破，而且还解释了肿瘤如何获得突变。这些知识与识别与肿瘤发展相关的突变有关 - 这是López-Bigas组的另一个专业领域。