Cell子刊：發布染色體脆性新見解
日期：2011-12-30 09:29:59
當我們的細胞接觸到某些特異的化學制劑或處于某些特殊的條件下時，有可能導致染色體的某些區域發生裂隙、斷裂或重排。科學家們將這些區域稱之為染色體脆性部位。盡管大量的研究表明惡性腫瘤細胞中的染色體斷裂點與脆性部位的位置之間存在著相關性，然而目前對于其發生的機制卻仍所知甚微。
近日來自法國遺傳學/分子和細胞生物學研究所的研究人員揭開了其部分的神秘面紗。Laszlo Tora及同事發現人類最長基因的斷裂是由于2種關鍵性的基因進程——DNA轉錄及復制——相互干擾所致。人們過去認為這種現象不可能在哺乳動物細胞中發生。該研究發現將有可能導致開發出新的抗腫瘤策略。相關研究論文發表在12月23日的《分子細胞》（Molecular Cell）雜志上。
Tora及同事從一些已知包含了“常見脆性位點”的人類大基因（＞80萬堿基）的轉錄過程著手展開了研究。此前，他們推測由于這些巨大的基因的轉錄所需時間漫長，因而脆性位點有可能出現在轉錄過程中。
為了驗證他們的猜測，研究人員利用流式細胞術基于細胞周期(cell cycle)進行了細胞分選。細胞周期是指連續分裂的細胞從上一次有絲分裂結束到下一次有絲分裂完成所經歷的整個過程，包含G1期（基因轉錄和細胞生長期）、S期（DNA復制期）、G2期（細胞生長及細胞分裂準備期）以及M期（細胞分裂期）。研究人員發現這些巨大基因的轉錄期遠遠長于一個細胞周期的時間，直至細胞進入到下一個細胞周期早期階段的G1或S期，它們的轉錄才算完成。這是一個非常令人驚訝的發現，因為一直以來人們都認為哺乳動物細胞中的基因轉錄是在單個細胞周期，且主要是在G1期中發生。
由于復制通常發生在S期，研究人員懷疑轉錄和復制相互之間的干擾作用有可能是導致巨大基因斷裂的重要原因。進而他們研究了這些基因的復制過程，發現脆性位點區域的復制發生在S期的末期，而此時這些區域也同時在進行基因轉錄！該發現徹底改變了當前的遺傳學知識，因為此前大家普遍認為在哺乳動物中DNA轉錄和復制不可能同時發生。
隨后研究小組更進一步地尋求闡析了當復制和轉錄同時發生時有可能削弱DNA穩定性的原因。他們特別關注了在轉錄過程中由DNA分子與RNA分子交雜形成的持久性的環狀結構。這些DNA/RNA環可能引起了DNA失穩，并在應激發生時導致了DNA斷裂。
新研究發現為我們開辟了醫學研究的新視野：這些著名的環狀結構有可能作為降低基因組不穩定性和腫瘤發生的有潛力的新靶點。
上一篇： Nature年度技術：基因組編輯
下一篇： 復旦大學利用DNA檢測追蹤家族基因
