“垃圾”DNA在將基因組結(jié)合在一起起著至關(guān)重要的作用

在線發(fā)表在eLife雜志上的一項新研究表明，衛(wèi)星DNA - 通常被稱為“垃圾”DNA - 具有確保染色體在細胞核內(nèi)正確束縛的重要功能，這是細胞存活所必需的;這個功能似乎在許多物種中都是保守的。

衛(wèi)星DNA由一個非常簡單，高度重復(fù)的遺傳密碼序列組成。

雖然它占我們基因組的很大一部分，但衛(wèi)星DNA不包含制作任何特定蛋白質(zhì)的說明。更重要的是，它的重復(fù)性被認為使基因組不那么穩(wěn)定，更容易受到損害或疾病。

直到最近，科學(xué)家才相信這種“垃圾”或“自私”的DNA并沒有任何真正的目的。

“但我們并不完全相信這只是基因組垃圾。如果我們不積極地需要它，如果沒有它會給我們一個優(yōu)勢，那么進化可能會擺脫它。但這并沒有發(fā)生，“主要作者，密歇根大學(xué)生命科學(xué)研究所的山下由紀子教授說。

Yamashita教授和共同作者決定看看如果細胞不能使用這種pericentromeric衛(wèi)星DNA將會發(fā)生什么。

因為它存在于長而重復(fù)的序列中，所以它們不能簡單地將整個衛(wèi)星DNA突變或切割出基因組。相反，他們通過D1(一種已知與衛(wèi)星DNA結(jié)合的蛋白質(zhì))接近了這個問題。

科學(xué)家們從果蠅(Drosophila melanogaster)細胞中去除了D1，這是一種常用的模式生物。

他們很快注意到生殖細胞 - 最終發(fā)育成精子或卵子的細胞 - 正在死亡。

進一步分析顯示，垂死的細胞在包括基因組片段的細胞核外形成微核或微小芽。沒有整個基因組包裹在細胞核中，細胞就無法存活。

研究作者解釋說：“D1蛋白結(jié)合到衛(wèi)星DNA上以將所有染色體拉到細胞核中。”

“如果D1蛋白不能抓住衛(wèi)星DNA，那么細胞就會失去形成完整細胞核并最終死亡的能力。”

“該蛋白質(zhì)具有多個結(jié)合位點，因此它可以結(jié)合到多個染色體上并將它們組裝在一起，防止個別染色體從細胞核中漂浮出來，”Yamashita教授補充說。

研究人員使用小鼠細胞進行了類似的實驗，結(jié)果相同。當他們?nèi)コǔＥc小鼠衛(wèi)星DNA結(jié)合的蛋白質(zhì)時，細胞再次形成微核并且不能存活。

果蠅和小鼠細胞的類似發(fā)現(xiàn)使得團隊相信衛(wèi)星DNA對細胞存活至關(guān)重要，不僅僅是模式生物，而是跨越將DNA嵌入細胞核的物種 - 包括人類。

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