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科学家们发现了“垃圾”DNA的作用

2019-04-22 11:34:57 • 来源：

密歇根大学生命科学研究所和霍华德休斯医学研究所的研究人员已经确定了被认为是“垃圾DNA”的卫星DNA如何在将基因组保持在一起起着至关重要的作用。

科学家们发现了“垃圾”DNA的作用

他们最近在eLife杂志上发表的研究结果表明，这种遗传“垃圾”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。并且这种功能似乎在许多物种中都是保守的。

这种pericentromeric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，科学家才相信这种所谓的“垃圾”或“自私”DNA并没有任何真正的目的。

LSI的研究教授，该研究的第一作者Yukiko Yamashita说：“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。但这种情况并没有发生。”

Yamashita和她的同事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，所以研究人员不能简单地将整个卫星DNA从基因组中变异或切割出来。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。

研究人员从常用的模式生物Drosophila melanogaster(果蝇)的细胞中去除了D1。研究小组迅速注意到生殖细胞 - 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。

研究人员认为，D1蛋白与卫星DNA结合，将所有染色体拉在细胞核中。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。

“这就像形成一束花，”Yamashita说，他也是密歇根大学医学院细胞和发育生物学教授，也是HHMI研究员。“这种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包装在一起，防止个别染色体浮出细胞核。”

该团队使用小鼠细胞进行了类似的实验并发现了相同的结果：当他们移除通常与小鼠卫星DNA结合的蛋白质时，细胞再次形成微核并且不能存活。

果蝇和小鼠细胞的相似发现使Yamashita和她的同事们相信，卫星DNA对于细胞存活至关重要，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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