一項新的研究發(fā)現(xiàn)，新的實驗室技術(shù)可以確定哪些基因受到病毒遺傳密碼留下的DNA片段的影響。長期以來已知病毒通過使用它們侵入的細胞的遺傳機制來繁殖。研究作者說，作為這一過程的一部分，這些微生物在許多生命形態(tài)(包括小鼠和人類)的遺傳物質(zhì)(基因組)中留下了數(shù)千個稱為轉(zhuǎn)座子的DNA序列。幾十年前的研究確立了這些病毒插入中的一些已經(jīng)在基因的作用中發(fā)揮作用的想法。

然而，確定哪些轉(zhuǎn)座子調(diào)節(jié)哪些基因已被證明是一種挑戰(zhàn)，因為轉(zhuǎn)座子可能影響附近的基因或位于遠離DNA分子鏈的基因。這項新研究于12月13日在線發(fā)表在Genome Biology上，描述了捕獲更多關(guān)于病毒插入在基因組中的位置和影響的信息的方法，識別可能受活性轉(zhuǎn)座子控制的基因(大多數(shù)被我們細胞的防御機制沉默)。

“我們研究的一個有趣的發(fā)現(xiàn)是，單個轉(zhuǎn)座子可以控制多個基因，并且一個基因可以被一個以上的轉(zhuǎn)座子調(diào)節(jié)，增加了轉(zhuǎn)座子對健康和疾病的潛在影響的復雜性，”研究作者Jane Skok博士，Sandra和Edward H. Meyer紐約大學Langone Health的Perlmutter癌癥中心放射腫瘤學教授。“此外，來自同一家族的病毒插入優(yōu)先相互作用，可能加強其對遺傳活動的影響。”

遺傳現(xiàn)實觀

在發(fā)現(xiàn)DNA之后的幾十年里，研究人員大多數(shù)都在考慮遺傳學方面的基因，DNA片段或序列，它們編碼在細胞中構(gòu)建蛋白質(zhì)的指令。然后科學家們發(fā)現(xiàn)，基因只占我們DNA的2%，并且大多數(shù)遺傳復雜性源于巨大的非基因代碼，這些代碼會影響基因打開或關(guān)閉的時間。此外，發(fā)現(xiàn)一半的非基因代碼來自病毒DNA的插入。因此，作者說，遺傳變異和引起疾病的錯誤的可能性發(fā)生在轉(zhuǎn)座子和基因中。

目前的結(jié)果是基于發(fā)現(xiàn)稱為增強子的DNA片段控制基因活性。這些增強子可以在線性DNA鏈上與它們的靶基因分開長距離，但是可以在3-D空間中卷曲以通過形成環(huán)與鏈的另一部分相互作用。然后證據(jù)表明，這些環(huán)化增強子中的一些可能是病毒轉(zhuǎn)座子序列的一部分。

但那些試圖理解這些增強劑作用的人面臨著一個問題。

轉(zhuǎn)座子插入發(fā)生在許多位點，因此重復相同的DNA代碼(不是唯一的)。然而，流行的全基因組關(guān)聯(lián)研究依賴于在單一，獨特的DNA片段和疾病風險之間找到聯(lián)系。因此，通常忽略重復序列，因為不清楚這些多個插入位點中的哪一個與特定疾病相關(guān)基因相互作用。

實驗證據(jù)支持這樣一種觀點，即為了施加影響，增強劑必須通過環(huán)形成與其靶基因進行物理接觸。隨著一種稱為染色體構(gòu)象捕獲的技術(shù)的發(fā)展，在2002年識別不同DNA片段之間的這種相互作用成為可能。

目前的研究描述了該技術(shù)的兩種變體，統(tǒng)稱為4TRAN，它利用轉(zhuǎn)座子的重復性來捕獲它們的相互作用。這些技術(shù)提供了直接證據(jù)，證明一些轉(zhuǎn)座子通過環(huán)化對基因進行遠程控制。

其中一種新技術(shù)4TRAN-PCR被證明能夠發(fā)現(xiàn)涉及含有特定DNA序列的轉(zhuǎn)座子家族成員的所有相互作用，使研究人員能夠計算出這些轉(zhuǎn)座子發(fā)生的數(shù)百或數(shù)千個位置。該方法證明轉(zhuǎn)座子更可能與局部鄰域(拓撲結(jié)合域)內(nèi)的DNA相互作用，但也表明它們參與由它們所處的區(qū)室的激活狀態(tài)決定的長程相互作用。

第二種技術(shù)Capture 4TRAN將探針連接到病毒家族的每個成員，與其他技巧相結(jié)合，使團隊能夠確定任何單個轉(zhuǎn)座子拷貝對特定基因或基因的影響。例如，該研究表明病毒MER41家族遺留下的7,200個重復DNA中的一些，它們在6千萬年前感染了我們的靈長類動物祖先，現(xiàn)在可以作為通過遠程DNA接觸打開免疫系統(tǒng)基因的增強子。通過循環(huán)。具有諷刺意味的是，在這種情況下，目標基因可以對抗所有病毒。

展望未來，該團隊已經(jīng)開始嘗試尋找轉(zhuǎn)座子和癌細胞中與健康細胞不同的基因之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)。