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生物物理所探索表观遗传因子对遗传物质稳定性的影响

  • 在细胞增殖与分裂过程中,储存遗传信息的DNA需要进行复制,以便将遗传信息传递给子代细胞。DNA复制时发生的错误,如果不能及时修复,将导致DNA突变的产生。对于生物个体而言,有些DNA突变会导致疾病,甚至威胁生命。因此,细胞内存在着强大的DNA修复机制,用来修复DNA复制错误,以保障遗传信息的稳定传递。但少数DNA复制错误也会逃脱DNA修复机制,引发DNA突变,这些突变是生物进化的源泉之一。

    在一项新的科学研究中,中国科学院生物物理研究所研究员、中国科学院大学岗位教师朱冰课题组的研究人员,设计并实施了以裂殖酵母为实验材料的突变累积实验,对演化了大约2,000代的野生型和错配修复基因敲除菌株中累计的突变信息进行了分析。

    他们发现,在野生型菌株中,异染色质区域的突变率远比常染色质区域的突变率高。但错配修复基因敲除的菌株则丧失了这种差异。这一发现表明,错配修复系统倾向于在常染色质区域保护基因组的稳定性。

    进一步的分析表明,这种选择性是由不同区域染色质开放程度的差异造成的。他们发现,在裂殖酵母和结肠癌患者中,当错配修复功能丧失时,DNA突变率与染色质开放程度呈正相关,而当错配修复正常时,则没有这种正相关性。该研究为表观遗传因子影响遗传物质的稳定性提供了直接证据。

    该研究工作已在国际著名学术刊物JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY (JBC)上发表,论文题目是“Preferential Protection of Genetic Fidelity within Open Chromatin by the Mismatch Repair Machinery”。

    该研究得到了中国科技部、国家自然科学基金委员会、中科院战略性先导科技专项(B类)以及美国霍华德•休斯医学研究所国际青年科学家项目的资助。朱冰课题组的国科大博士研究生孙略和助理研究员张彦博士为论文的共同第一作者。

    图示:错配修复异常(左边)或者正常(右边)的裂殖酵母中突变率与染色质开放程度的相关性。图示:错配修复异常(左边)或者正常(右边)的裂殖酵母中突变率与染色质开放程度的相关性。

    责编 :宋超