“垃圾”DNA在将基因组结合在一起起着至关重要的作用

在线发表在eLife杂志上的一项新研究表明，卫星DNA - 通常被称为“垃圾”DNA - 具有确保染色体在细胞核内正确束缚的重要功能，这是细胞存活所必需的;这个功能似乎在许多物种中都是保守的。

卫星DNA由一个非常简单，高度重复的遗传密码序列组成。

虽然它占我们基因组的很大一部分，但卫星DNA不包含制作任何特定蛋白质的说明。更重要的是，它的重复性被认为使基因组不那么稳定，更容易受到损害或疾病。

直到最近，科学家才相信这种“垃圾”或“自私”的DNA并没有任何真正的目的。

“但我们并不完全相信这只是基因组垃圾。如果我们不积极地需要它，如果没有它会给我们一个优势，那么进化可能会摆脱它。但这并没有发生，“主要作者，密歇根大学生命科学研究所的山下由纪子教授说。

Yamashita教授和共同作者决定看看如果细胞不能使用这种pericentromeric卫星DNA将会发生什么。

因为它存在于长而重复的序列中，所以它们不能简单地将整个卫星DNA突变或切割出基因组。相反，他们通过D1(一种已知与卫星DNA结合的蛋白质)接近了这个问题。

科学家们从果蝇(Drosophila melanogaster)细胞中去除了D1，这是一种常用的模式生物。

他们很快注意到生殖细胞 - 最终发育成精子或卵子的细胞 - 正在死亡。

进一步分析显示，垂死的细胞在包括基因组片段的细胞核外形成微核或微小芽。没有整个基因组包裹在细胞核中，细胞就无法存活。

研究作者解释说：“D1蛋白结合到卫星DNA上以将所有染色体拉到细胞核中。”

“如果D1蛋白不能抓住卫星DNA，那么细胞就会失去形成完整细胞核并最终死亡的能力。”

“该蛋白质具有多个结合位点，因此它可以结合到多个染色体上并将它们组装在一起，防止个别染色体从细胞核中漂浮出来，”Yamashita教授补充说。

研究人员使用小鼠细胞进行了类似的实验，结果相同。当他们去除通常与小鼠卫星DNA结合的蛋白质时，细胞再次形成微核并且不能存活。

果蝇和小鼠细胞的类似发现使得团队相信卫星DNA对细胞存活至关重要，不仅仅是模式生物，而是跨越将DNA嵌入细胞核的物种 - 包括人类。

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