如何驯服可能发生突变的基因组

【字体: 时间:2021年04月12日 来源:Cell Reports

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  LTR逆转录转座子是一小段DNA,可以在基因组周围移动。CSHL的研究人员发现了细胞是如何固定这些“跳跃基因”,防止它们降落在错误的地方的。

  

 

   


短段DNA——跳跃基因——可以在我们的基因组中从一个地方跳跃到另一个地方。当太多的DNA片段四处移动时,癌症,不育和其他问题就会出现。冷泉港实验室(CSHL)教授兼HHMI研究员Leemor Joshua-Tor和她实验室的研究人员Jonathan Ipsaro研究细胞如何保护基因组的完整性,并固定这些不稳定的DNA碎片。他们发现跳跃基因最需要的资源之一可能也是它们最大的弱点。

哺乳动物的基因组中充满了可能从一个地方迁移到另一个地方的遗传元素。一种类型是LTR逆转录转座子(LTR)。在正常细胞中,这些元素不会移动太多。

但是,如果发生某些事情让他们移动,比如在有性生殖或癌细胞中

Joshua Tor说:“有时它们会跳入非常重要的位置,无论是基因本身还是基因组中对调节基因很重要的区域。”

在这项研究中,Joshua-Tor和Ipsaro检测了一种名为Asterix/Gtsf1的小鼠蛋白,它可以固定LTRs。为了了解这种蛋白质是如何锁定LTRs的,Ipsaro使用了几种技术,包括低温电子显微镜来仔细观察蛋白质的结构。

Joshua-Tor说:“结构只是以许多方式告诉我们,比如事物如何运作。如果你能看到某样东西,你就能更好地了解它是如何工作的。”

Ipsaro发现Asterix/Gtsf1直接与转移RNA (tRNA)结合。tRNAs通常是细胞蛋白质制造机制的一部分。LTRs借用了蛋白质制造机器的那部分来复制它们的遗传物质。Asterix/Gtsf1通过冻结其他移动元素覆盖LTRs尝试执行的操作,从而关闭其移动能力。”

Ipsaro说:“它试图在整个基因组中复制和粘贴自己。它的一部分进化依赖于tRNA的结合来进行复制。”

科学家们认为,Asterix/Gtf1不是冻结整个基因组,而是使用tRNAs抑制小的特定区域,如LTRs。研究人员正试图弄清楚细胞是如何保护自己不受这些和其他类型的移动遗传元素的伤害的。他们希望有一天他们可以驯服过度焦躁不安的基因组,防止生殖细胞和肿瘤新突变。

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