DNA修正机制在基因组最重要的区域更有效

一项由巴塞罗那IRB发表的研究自然遗传学表明错误(突变)监测和修复系统在基因的蛋白质编码区显示出更高的效率。

DNA复制过程中的错误监视和修复机制在人类基因组的所有区域中并不表现出相同的能力。由生物医学研究所(IRB Barcelona) ICREA研究员Núria López-Bigas领导的科学家揭示，DNA错误的修复机制在基因区域中更有效，这些区域保存着蛋白质生产的信息。

基因的基本结构分为外显子和内含子。前者包含合成蛋白质所需的基因序列，而后者的大部分序列包含不太重要的信息。外显子在不同物种之间差别不大，也就是说，它们在人类、老鼠和蠕虫之间是相似的。对于这种相似性，公认的科学解释是外显子是生物体生存能力的关键区域，因此有很多突变导致致死表型，因此不被观察到。

“负选择是物种间保护外显子的一个关键因素，但我们现在知道这不是唯一的因素。我们首次证明了外显子比其他区域具有更少的突变，因为这些区域修复更有效。”Núria López-Bigas，生物医学基因组实验室的负责人解释道。

当DNA被复制时，一种叫做聚合酶(polymerase)的分子负责复制，它将一个核苷酸接一个地置于原始序列之后的姊妹序列中，但有时会合并错误的核苷酸，从而导致错误。这些错误可以被DNA错配修复机制纠正。

研究人员分析了聚合酶携带突变的结肠直肠肿瘤，将其转化为容易出错的聚合酶。因此，这些肿瘤包含大量的突变。通过比较外显子和内含子中突变的比例，这些科学家发现前者携带的突变比预期的要少得多。

因此，他们继续研究了一种儿童脑癌的基因组，其特征不仅在于先前检测的肿瘤中有一种类似突变聚合酶的基因，还在于一种失活的修复系统。他们观察到，这些肿瘤外显子的突变数量与预期的一样多。

“这种修复机制确保突变不会在基因组中积累，特别是在外显示子中，”博士生Joan Frigola和博士后Sabarinathan Radhakrishnan解释说。

科学家们现在找到了一条线索，可以解释外显子中修复机制比内含子中更有效的机制。他们说，这种更高的效率在于外显子具有非常高的特定标记H3K36me3，这允许更多的修复蛋白被招募到外显子，从而使修复过程更有效率。

“我们的修理机器“知道”它必须关注基因组中最重要的区域。在研究DNA突变和修复过程以及进化研究时，无论是肿瘤还是物种，都应该考虑到这一点。”López-Bigas说。

---

---