生物通報(bào)道：我們的細(xì)胞中進(jìn)行著激烈的基因戰(zhàn)爭(zhēng)，入侵的外源DNA頻頻試圖破壞人類(lèi)的基因藍(lán)圖。現(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(jī)制。
這一機(jī)制負(fù)責(zé)識(shí)別和靶標(biāo)外源DNA，被研究人員稱(chēng)為SCANR。UCSF的研究人員是在酵母中發(fā)現(xiàn)SCANR機(jī)制的，由于酵母與人類(lèi)細(xì)胞很相似，他們認(rèn)為人體中也可能存在類(lèi)似機(jī)制。這樣的機(jī)制有助于減少人類(lèi)遺傳性疾病和與之相關(guān)的死亡。SCANR的目標(biāo)是被稱(chēng)為轉(zhuǎn)座子的小片段DNA，對(duì)于一些新生兒來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)座子是有致命威脅的。在從簡(jiǎn)單的細(xì)菌到復(fù)雜的人類(lèi)，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(lái)源于其他物種。
上海博升 各種免費(fèi)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(chēng)為跳躍基因）不同，它們會(huì)多次復(fù)制，并隨機(jī)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(huì)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(shí)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(jī)制通過(guò)SCANR來(lái)識(shí)別和靶標(biāo)轉(zhuǎn)座子。這項(xiàng)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(lèi)遺傳病是由可移動(dòng)的遺傳元件引起的，” Madhani說(shuō)。“現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞是在基因表達(dá)的一個(gè)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(zhēng)在進(jìn)化過(guò)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(lái)傳遞抗生素抗性。人類(lèi)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(huì)增加。這是因?yàn)?，約20%的轉(zhuǎn)座子復(fù)制不受到細(xì)胞分裂時(shí)DNA復(fù)制規(guī)則的約束。盡管如此，隨著時(shí)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(lèi)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(lèi)相同，但由于轉(zhuǎn)座子復(fù)制，其基因組可以比人類(lèi)大約四十倍。為此，蠑螈的細(xì)胞也比人類(lèi)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(huì)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(jiǎng)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(jī)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(shí)，就會(huì)停滯。而SCANR識(shí)別這一故障，啟動(dòng)合成相應(yīng)的“小干涉RNA”分子，用來(lái)中和轉(zhuǎn)座子的RNA。“科學(xué)家們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，高等生物基因差異性表達(dá)的許多途徑，與SCANR機(jī)制中的內(nèi)含子剪切類(lèi)似。這樣的機(jī)制有助于識(shí)別外源基因并加以抵御，” Madhani說(shuō)。
（生物通編輯：葉予）