霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所 (HHMI) 的研究人員在腦干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了 27 個(gè)容易發(fā)生 DNA 損傷的基因。這些基因的脆弱性可以解釋為什么它們?cè)诎┌Y和精神分裂癥等神經(jīng)精神疾病中經(jīng)常發(fā)生突變或缺失。但它們的斷裂傾向也可能通過提供一種產(chǎn)生更多樣化神經(jīng)元的方法而使大腦受益。
“我們發(fā)現(xiàn)了一類沒人預(yù)料到的 DNA 斷裂，”波士頓兒童醫(yī)院的 HHMI 調(diào)查員 Frederick Alt 說，他與包括同事 Bjoern Schwer、博士后研究員 Pei-Chi Wei 和研究生 Amelia Chang 在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行了這項(xiàng)研究?？茖W(xué)家們于 2016 年 2 月 11 日在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
斷裂的 DNA 聽起來對(duì)細(xì)胞來說就像是一場(chǎng)災(zāi)難——而且事實(shí)往往如此。未修復(fù)的 DNA 損傷會(huì)殺死細(xì)胞或?qū)е缕浒┳?。但DNA斷裂并不全是壞事。當(dāng)免疫系統(tǒng)的 B 細(xì)胞準(zhǔn)備制造抗體來對(duì)抗病原體時(shí)，它們會(huì)故意斷裂并重新排列其抗體基因。
DNA 斷裂也可能以另一種方式提供幫助。研究人員發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元的 DNA 塊經(jīng)常會(huì)丟失、復(fù)制或重新洗牌。“我們的想法是，如果你能重新排列 DNA，它可能會(huì)增加神經(jīng)元功能的多樣性，”Alt 說。盡管這些基因組改變背后的機(jī)制尚不清楚，但有些可能是由原代神經(jīng)干細(xì)胞和祖細(xì)胞中的 DNA 斷裂引起的。然后，這些細(xì)胞會(huì)將這些中斷傳遞給它們的后代——大腦中的神經(jīng)元。阿爾特說，精確定位這些斷裂點(diǎn)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。“從來沒有辦法詢問神經(jīng)細(xì)胞的特定區(qū)域是否存在斷裂。這就是我們研究的原因。”
Alt 和他的同事開發(fā)了一種技術(shù)，使他們能夠追蹤一種染色體損傷，即雙鏈斷裂，即 DNA 雙螺旋被切斷。細(xì)胞通常通過將 DNA 末端縫合在一起來修復(fù)這些損傷。但細(xì)胞有時(shí)會(huì)將一個(gè)斷裂的末端附著到同一條染色體上或什至附近的另一條染色體上另一個(gè)斷裂的末端上。因此，DNA 片段可以在染色體內(nèi)移動(dòng)，有時(shí)甚至可以在染色體之間移動(dòng)。
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