生物通報道：我們的細(xì)胞中進(jìn)行著激烈的基因戰(zhàn)爭，入侵的外源DNA頻頻試圖破壞人類的基因藍(lán)圖?，F(xiàn)在，加州大學(xué)舊金山分校UCSF的研究人員發(fā)現(xiàn)了，細(xì)胞保護(hù)自身基因抵抗入侵者的新分子機制。
這一機制負(fù)責(zé)識別和靶標(biāo)外源DNA，被研究人員稱為SCANR。UCSF的研究人員是在酵母中發(fā)現(xiàn)SCANR機制的，由于酵母與人類細(xì)胞很相似，他們認(rèn)為人體中也可能存在類似機制。這樣的機制有助于減少人類遺傳性疾病和與之相關(guān)的死亡。SCANR的目標(biāo)是被稱為轉(zhuǎn)座子的小片段DNA，對于一些新生兒來說，轉(zhuǎn)座子是有致命威脅的。在從簡單的細(xì)菌到復(fù)雜的人類，轉(zhuǎn)座子都廣泛存在，這些進(jìn)入宿主基因組的轉(zhuǎn)座子來源于其他物種。
上海博升 各種免費試用裝領(lǐng)取>> >>生物本身的基因在細(xì)胞分裂中只復(fù)制一次，但轉(zhuǎn)座子（也稱為跳躍基因）不同，它們會多次復(fù)制，并隨機插入到宿主細(xì)胞的DNA中。如果轉(zhuǎn)座子插入到重要基因中，就會使基因功能發(fā)生故障，引發(fā)疾病或出生缺陷。
正如免疫系統(tǒng)能夠識別外源入侵者一樣，UCSF Hiten Madhani博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞核中的遺傳學(xué)機制通過SCANR來識別和靶標(biāo)轉(zhuǎn)座子。這項研究發(fā)表在二月十三日的Cell雜志上。“我們知道，有一部分人類遺傳病是由可移動的遺傳元件引起的，” Madhani說。“現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞是在基因表達(dá)的一個步驟中區(qū)分“我”與“非我”，從而阻止轉(zhuǎn)座子擴(kuò)散。”
永遠(yuǎn)的基因戰(zhàn)爭在進(jìn)化過程中，轉(zhuǎn)座子頻繁跨越物種界限，闖入宿主基因組?？焖傺莼募?xì)菌往往利用它們來傳遞抗生素抗性。人類基因組近一半的DNA都含有轉(zhuǎn)座子，在一代又一代的傳承中，這樣的百分比還會增加。這是因為，約20%的轉(zhuǎn)座子復(fù)制不受到細(xì)胞分裂時DNA復(fù)制規(guī)則的約束。盡管如此，隨著時間推移，在世代交替中大多數(shù)轉(zhuǎn)座子失去活性而不再成為威脅。
據(jù)UCSF的生化和生物物理學(xué)教授Madhani介紹，人類基因組中存在大量的轉(zhuǎn)座子，荷花基因組有99%源自于轉(zhuǎn)座子。低等生物蠑螈（salamander）的基因數(shù)與人類相同，但由于轉(zhuǎn)座子復(fù)制，其基因組可以比人類大約四十倍。為此，蠑螈的細(xì)胞也比人類細(xì)胞大。Barbara McClintock在玉米中發(fā)現(xiàn)了跳躍基因，Richard Roberts和Phillip Sharp發(fā)現(xiàn)染色體上的基因會被內(nèi)含子分隔，而Andrew Fire和Craig Mello則發(fā)現(xiàn)了RNA干涉現(xiàn)象。這些都是曾經(jīng)獲得諾貝爾獎的重要發(fā)現(xiàn)，以此為基礎(chǔ)，UCSF的研究人員在酵母Cryptococcus neoformans中揭示了SCANR及其靶標(biāo)轉(zhuǎn)座子的機制。
研究顯示，當(dāng)細(xì)胞剪切裝置遇到轉(zhuǎn)座子這樣的內(nèi)含子時，就會停滯。而SCANR識別這一故障，啟動合成相應(yīng)的“小干涉RNA”分子，用來中和轉(zhuǎn)座子的RNA。“科學(xué)家們可能會發(fā)現(xiàn)，高等生物基因差異性表達(dá)的許多途徑，與SCANR機制中的內(nèi)含子剪切類似。這樣的機制有助于識別外源基因并加以抵御，” Madhani說。
（生物通編輯：葉予）