想象一下讓你**一個圖書館,若要一個人做這事幾乎要永無止境了。你或許要叫上一些朋友,做個分類計劃,然后各個擊破。
當人類的細胞在每次分裂的時候,都將面臨**60億個DNA(脫氧核糖核酸)字母的艱巨任務(wù)。然而,DNA的**機制并不是逐條染色體慢慢**,而是在多個起源點同時“發(fā)力”.一些區(qū)段可能比另一些更早或更晚得到**。
來自哈佛醫(yī)學院、哈佛布羅德研究所和麻省理工學院的基因?qū)W家開展了一項新研究,他們發(fā)現(xiàn),包括起源點位置和DNA片段**順序在內(nèi)的“**時機”竟然因人而異。
11月13日《細胞》在線版發(fā)表了這一成果,該研究還確認了第一組由“**時機”精心策劃的基因變異體。
隱藏的“**時機”能影響基因突變率
“每個人的細胞都有**基因的計劃,但并非所有人的**計劃都一樣,這一點既讓人驚訝又引人入勝。”論文作者斯蒂文·麥卡羅爾說,他是哈佛醫(yī)學院基因遺傳學助理教授。
DNA**是細胞進程中最基礎(chǔ)的機制,人與人之間的任何差異都可能影響基因遺傳,包括個體疾病風險和人類進化。
新研究指出,就目前所知,“**時機”會影響基因突變率,DNA片段過早或過晚**都可能引起更多錯誤,不同的“時機”會導致基因突變風險的不同模式。
麥卡羅爾的課題組發(fā)現(xiàn),這個因果關(guān)系能解釋為什么有些人更容易罹患白血病。
研究人員此前知道,一個名為JAK2的后天基因突變會導致這種血液癌癥,他們還注意到,攜帶JAK2突變基因的人,在該基因附近存在一系列特殊的遺傳基因變異體,但是他們并不能肯定,遺傳變異體和新的突變之間具有何種聯(lián)系。
“‘**時機’可能是遺傳變異體影響此后基因突變和疾病風險的一種方式,而我們通常認為這種方式發(fā)生得很偶然。”麥卡羅爾說。博士后研究員、第一作者阿曼·科倫說,“這是個出乎所有人意料的全新形式。”
全新方法反映出“真實的生物學規(guī)律”
麥卡羅爾和科倫等研究人員之所以取得這些發(fā)現(xiàn)成果,很大程度上因為他們發(fā)明了一種儲存DNA“**時機”數(shù)據(jù)的新方法。原來,它就藏在人們的眼皮底下。
在此之前,要想研究“**時機”,科學家需要煞費苦心地“讓細胞在幾周內(nèi)成長,用特殊的機器對這些細胞進行分類,再做一個大型的、復雜的、昂貴的、費時的實驗。所有這些都是為了同時獲得幾個人的相關(guān)材料。”科倫解釋道。
研究人員探索了一個更簡便的方法。他們求助于一個“1000基因圖譜項目”,該項目包含了從世界各地幾百人身上采集的在線基因序列數(shù)據(jù)。
由于這個項目中的大多數(shù)DNA都已從積極分裂細胞中提取完畢,研究小組假設(shè),“**時機”的信息就隱藏在其中。
他們猜對了。他們計算了每個基因圖譜中單個基因的**數(shù)量。因為較早得到**的起源點所生成的基因片段數(shù)量比晚生成的片段多一些,這樣他們就能為每個人生成各自個性化的“**時機”映射圖。
“人們之前看到過這樣的模式,但是因為基因組測序技術(shù)的落后而錯過了這些現(xiàn)象。”麥卡羅爾說,在進行了許多排除可能性的大量測試后,“我們發(fā)現(xiàn),這種模式反映了真實的生物學規(guī)律。”
研究人員接下來用個人基因序列數(shù)據(jù),比較每個人的“**時機”差異是否與特殊基因變異體相匹配。從161個樣本中,他們確定了16個基因變異體。這些變異體很短,大多數(shù)也很普遍。
期待能窺見整個“冰山”的大型實驗
未來,在研究中會發(fā)現(xiàn)更多的變異體,研究人員在實驗室將會更熟練地掌控“**時機”,還會搞清楚它是如何工作的,以及其在生物學中的重大意義。
類似的研究應(yīng)該繁榮發(fā)展,“研究‘**時機’,現(xiàn)在需要做的就是培養(yǎng)細胞并對DNA測序,而現(xiàn)在很多人都在做。”科倫說,新方法“更簡單、更快捷、更省錢,我希望它能帶來一種變革,因為我們現(xiàn)在完全可以在更大范圍內(nèi)搞大型實驗。”
“在基因序列數(shù)據(jù)中,我們發(fā)現(xiàn)了生物學信息。”麥卡羅爾補充道,“但這只是一個附屬的生物學實驗而已。想象一下,當我們和其他人真正設(shè)計了研究這一現(xiàn)象的實驗,并從中所獲取的結(jié)果吧。”
比如,變異體的位置臨近**起源點,這讓研究小組想知道,通過改變一個人的起源點能否影響“**時機”;他們還懷疑,變異是否是通過改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的以及為什么會這樣;他們還想尋找控制“**時機”的其他變異體。
“這16個基因變異體只是冰山一角。”科倫說。
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