新技术更好地确定古老的病毒DNA如何影响人类基因

2018年12月15日11:18:40 发表评论
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一项新的研究发现,新的实验室技术可以确定哪些基因受到病毒遗传密码留下的DNA片段的影响。长期以来已知病毒通过使用它们侵入的细胞的遗传

一项新的研究发现,新的实验室技术可以确定哪些基因受到病毒遗传密码留下的DNA片段的影响。

长期以来已知病毒通过使用它们侵入的细胞的遗传机制来繁殖。研究作者说,作为这一过程的一部分,这些微生物在许多生命形态的遗传物质(基因组)中留下了数千个称为转座子的DNA序列,包括小鼠和人类。几十年前的研究确立了这些病毒插入中的一些已经在基因的作用中发挥作用的想法。

然而,确定哪些转座子调节哪些基因已被证明是一种挑战,因为转座子可能影响附近的基因或远离DNA分子链的基因。

这项新研究于12月13日在线发表在Genome Biology上,描述了捕获更多关于病毒插入在基因组中的位置和影响的信息的方法,识别可能受活性转座子控制的基因(大多数被我们细胞的防御机制沉默)。

“我们研究的一个有趣的发现是,单个转座子可以控制一个以上的基因,并且一个基因可以通过一个以上的转座子调节,增加了转座子对健康和疾病的潜在影响的复杂性,”研究作者Jane Skok博士,Sandra和Edward H. Meyer纽约大学Langone Health的Perlmutter癌症中心放射肿瘤学教授。“此外,来自同一家族的病毒插入优先相互作用,可能加强其对遗传活动的影响。”

遗传现实观

在发现DNA之后的几十年里,研究人员主要考虑基因,编码细胞构建蛋白质指令的DNA片段或序列。然后科学家发现,基因只占我们DNA的2%,大多数遗传复杂性源于巨大的非基因代码,这些代码会影响基因的开启或关闭。此外,发现一半的非基因代码来自病毒DNA的插入。因此,作者说,遗传变异和引起疾病的错误的可能性发生在转座子和基因中。

目前的结果是基于发现称为增强子的DNA片段控制基因活性。这些增强子可以在线性DNA链上与它们的靶基因分开长距离,但是可以在3D空间中卷曲以通过形成环与链的另一部分相互作用。然后证据表明,这些环化增强子中的一些可能是病毒转座子序列的一部分。

但那些试图理解这些增强剂作用的人面临着一个问题。

转座子插入发生在许多位点,因此重复相同的DNA代码(不是唯一的)。然而,流行的全基因组关联研究依赖于在单一的,独特的DNA片段和疾病风险之间找到联系。因此,通常忽略重复序列,因为不清楚这些多个插入位点中的哪一个与特定疾病相关基因相互作用。

实验证据支持这样一种观点,即为了施加影响,增强剂必须通过环形成与其靶基因进行物理接触。随着一种称为染色体构象捕获的技术的发展,在2002年识别不同DNA片段之间的这种相互作用成为可能。

目前的研究描述了该技术的两种变体,统称为4TRAN,它利用转座子的重复性质来捕获它们的相互作用。这些技术提供了直接证据,证明一些转座子通过环化对基因进行远程控制。

其中一种新技术4TRAN-PCR被证明能够发现涉及含有特定DNA序列的转座子家族成员的所有相互作用,使研究人员能够计算出这些转座子发生的数百或数千个位置。该方法证明转座子更可能与局部邻域(拓扑结合域)内的DNA相互作用,但也表明它们参与由它们所处的区室的激活状态决定的长程相互作用。

第二种技术Capture 4TRAN将探针连接到病毒家族的每个成员,结合其他技巧,使团队能够确定任何单个转座子拷贝对特定基因或基因的影响。例如,该研究表明病毒MER41家族遗留下来的7,200个重复DNA中的一些,它们在6千万年前感染了我们的灵长类动物的祖先,现在可以作为通过远程DNA接触打开免疫系统基因的增强子。通过循环。具有讽刺意味的是,在这种情况下,目标基因可以对抗所有病毒。

展望未来,该团队已经开始尝试寻找转座子和癌细胞中与健康细胞不同的基因之间的相互作用网络。

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