2012-03-12

發現新型染色體外 DNA

New type of extra-chromosomal DNA discovered
http://www.physorg.com/news/2012-03-extra-chromosomal-dna.html

By Lin Edwards, March 9, 2012

(PhysOrg.com) -- 美國 Virginia(維吉尼亞)大學與 North Carolina(北卡羅萊納)大學發現一種先前未定義的小型環狀 DNA 分子,出現在老鼠與人類細胞內的染色體外。這種環狀 DNA 的長度是 200 - 400 個鹼基對,而且沒有重複序列。這種新型染色體外環狀 DNA(extra-chromosomal circular DNA,eccDNA)已被封為 microDNA。不像其他形態的 eccDNA,在 microDNA 中,鹼基對的順序沒有重複,且常被發現與特殊基因有關。這指出它們可能是因染色體 DNA 的小段微缺失(micro-deletions)而產生。

Anindya Dutta 教授等人將取自老鼠腦組織樣本的 DNA 純化,消化(digested)掉線性 DNA(linear DNA,那由數百萬個個鹼基對構成),僅留下環狀 DNA 片段,接著使用超高輸出量定序方式定序。環狀物由一套新的生物資訊程式確認。

他們發現環狀物的大小與 DNA 上核小體(nucleosome,染色體的次單位)的長度約略相同。環狀 DNA 的嬌小尺寸令他們感到驚訝,因為染色體外 DNA 會更大。他們的環狀 DNA 亦與先前已知的環狀物,稱為多分散 DNA(polydispersed DNA)不同,因為後者經常包含重複的鹼基對序列。另一項有趣的發現是,這些環狀物富含 GC(鳥嘌呤--胞嘧啶)鹼基對以及相對較少的 AT(腺嘌呤--胸腺嘧啶)。研究者在其他老鼠組織與人類細胞上重複他們的實驗。

該團隊亦將環狀 DNA 與原本被消化掉的線性 DNA 比較,同時發現他們能使 microDNA 與線性 DNA 上的微缺失相配。該結果指出在組織細胞中發現的 DNA 或許會展現比先前所以為還要更多的變異,而這意味著,若微缺失出現在其他組織的 DNA 中,但血液細胞(那常用於定序)沒有,則血液細胞中的 DNA 定序也許會給出誤導性(misleading)結果。在自閉症或精神分裂症的基因定序例子中,這也許很重要。腦組織中不正常的基因作用可能會引發這些疾病。許多癌症也是由不正常的基因作用所引起;在此例中,腫瘤抑制基因,以及血液細胞 DNA 的定序也許會給出誤導性結果。

研究者指出,microDNA 也許會在 DNA 複製或 DNA 修復過程中形成,但還需要更多研究才能確定牽涉其中的確切過程。該團隊接下來要轉向研究癌症基因組。

這篇論文發表在 Science 期刊中。

※ 相關報導:

* Extrachromosomal MicroDNAs and Chromosomal Microdeletions in Normal Tissues
http://dx.doi.org/10.1126/science.1213307
Yoshiyuki Shibata, Pankaj Kumar, Ryan Layer, Smaranda Willcox,
Jeffrey R. Gagan, Jack D. Griffith, Anindya Dutta.
Science, Published Online March 8 2012
doi: 10.1126/science.1213307
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