科學(xué)家或發(fā)現(xiàn)新型DNA

來自弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院，北卡羅來納大學(xué)的研究人員發(fā)表了題為“Extrachromosomal MicroDNAs and Chromosomal Microdeletions in Normal Tissues”的文章，報(bào)道了一種新形式的DNA：非重復(fù)序列小環(huán)，這種DNA在小鼠和人類體細(xì)胞中也許廣泛存在，這項(xiàng)成果公布在Science雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)和分子遺傳系主任Anindya Dutta，Dutta教授擁有醫(yī)學(xué)博士學(xué)位及Rockefeller大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位，曾在美國哈佛大學(xué)獲得終身教授職位，目前也是Mellon前列腺癌研究所榮譽(yù)教授，曾多次擔(dān)任如國際生化大會(huì)等國際學(xué)術(shù)年會(huì)的大會(huì)主席。他曾首先提出了細(xì)胞基因組DNA再復(fù)制（re-replication）的理論，在十五年間以通訊作者在國際知名雜志上共發(fā)表學(xué)術(shù)論文近80篇，其中包括Science, Nature, Cell等期刊。

大多數(shù)DNA研究主要采用的是來自血液的細(xì)胞樣品，但是細(xì)胞核基因組并不是全部，細(xì)胞其它亞結(jié)構(gòu)中也存在其它染色體丟失片段。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)一種非重復(fù)序列小環(huán)結(jié)構(gòu)也許廣泛存在于小鼠和人類體細(xì)胞中。這些染色體外的DNA片段，被稱為微小DAN（microDNA），也許是染色體微缺失的副產(chǎn)物，這也就是說整個(gè)機(jī)體中的細(xì)胞也有自己的DNA缺失片段衛(wèi)星。

開始研究人員是希望能分析小鼠大腦組織中染色體內(nèi)基因漂移（shuffle）——同源序列重組能創(chuàng)造額外的DNA環(huán)，但是這些DNA的特點(diǎn)，大小和序列卻令研究人員十分驚訝。

研究人員從小鼠大腦組織樣品中純化了細(xì)胞核DNA，之后靶向消化了線性DNA，只留下了環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通過富集并測(cè)序這些環(huán)狀DNA，研究人員發(fā)現(xiàn)這些DNA都比較小，大多數(shù)為200-400個(gè)堿基對(duì)，沒有重復(fù)序列。Dutta教授認(rèn)為這與之前發(fā)現(xiàn)的染色體外DNA環(huán)不同，因?yàn)槟切┙Y(jié)構(gòu)常包含有重復(fù)序列。為了確定這一結(jié)果，研究人員還在其它小鼠組織，和人類細(xì)胞系中進(jìn)行了重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

研究人員還回過頭來分析了之前純化篩去的線性DNA，從而將這些微小DNA定位在了微缺失發(fā)生的特殊位置，這指出這些DNA是從基因組中而來，形成獨(dú)立的環(huán)。如果這沒有錯(cuò)的話，那么這就意味著體組織具有比以往所知的更高，更廣泛的嵌合程度，也就是說組織細(xì)胞中的基因組DNA并不是完全相同的。

這種現(xiàn)象可以解釋一些疾病中無法識(shí)別引發(fā)疾病等位基因的問題，如果一些大腦細(xì)胞中的微缺失干擾了一個(gè)基因，并導(dǎo)致認(rèn)知能力下降，那么完全測(cè)序整個(gè)細(xì)胞中序列并不能識(shí)別出“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。

對(duì)于這項(xiàng)研究，也有一些科學(xué)家提出異議，比如來自加拿大曼尼托巴大學(xué)的Sabine Mai，她認(rèn)為這項(xiàng)研究不過是發(fā)現(xiàn)的舊現(xiàn)象，以前就發(fā)現(xiàn)過多分散的小DNA。具體結(jié)論還有待更進(jìn)一步的研究。

原文摘要：

Extrachromosomal MicroDNAs and Chromosomal Microdeletions in Normal Tissues

We have identified tens of thousands of short extrachromosomal circular DNAs (microDNA) in mouse tissues as well as mouse and human cell lines. These microDNAs are 200 to 400 bp long, derived from unique nonrepetitive sequence, and are enriched in the 5' untranslated regions of genes, exons, and CpG islands. Chromosomal loci that are enriched sources of microDNA in adult brain are somatically mosaic for microdeletions that appear to arise from the excision of microDNAs. Germline microdeletions identified by the “Thousand Genomes” project may also arise from the excision of microDNAs in the germline lineage. We have thus identified a new DNA entity in mammalian cells and provide evidence that their generation leaves behind deletions in different genomic loci.