科技日報記者 張夢然
根據(jù)美國加州大學(xué)戴維斯分校和德國馬克斯普朗克發(fā)育生物學(xué)研究所開展的一項新研究，擬南芥可能是理解和預(yù)測DNA突變的關(guān)鍵。這一發(fā)表在12日《自然》雜志上的新發(fā)現(xiàn)，將從根本上改變?nèi)藗儗M化的理解，有朝一日或可幫助研究人員培育出更好的作物，甚至幫助人類對抗癌癥。
當(dāng)DNA受損且未修復(fù)時，就會發(fā)生突變，從而產(chǎn)生新的變異。論文第一作者、加州大學(xué)戴維斯分校植物科學(xué)系助理教授格雷·門羅說：“我們一直認(rèn)為突變在基因組中基本上是隨機的。事實證明，突變是非常非隨機的，而且在某種程度上對植物有益。這是一種全新的思考突變的方式?！?/p>
研究人員花了3年時間對數(shù)百種擬南芥的DNA進行測序。作為遺傳學(xué)模式生物的擬南芥是一種小型開花雜草，被認(rèn)為是“植物中的實驗鼠”。其相對較小的基因組，包含約1.2億個堿基對。相比之下，人類大約有30億個堿基對。
馬克斯普朗克研究所研究人員在受保護的實驗室環(huán)境中種植標(biāo)本，這使得在自然界中可能無法生存的具有缺陷的植物能夠在受控空間中生存。
對數(shù)百種擬南芥植物的測序揭示了超過100萬個突變。在這些突變中，揭示了與預(yù)期相反的一種非隨機模式。
研究發(fā)現(xiàn)了非隨機且具有低突變率的基因組斑塊。在這些斑塊中，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)一種必需基因的過度表達，例如那些參與細胞生長和基因表達的基因。
研究人員表示，這些是基因組中真正重要的區(qū)域，在生物學(xué)上最重要的區(qū)域就是那些受到保護免于突變的區(qū)域。這些區(qū)域?qū)π峦蛔兊挠泻τ绊懸埠苊舾小Ｒ虼?，DNA損傷修復(fù)似乎在這些區(qū)域特別有效。
研究發(fā)現(xiàn)，DNA包裹在不同類型蛋白質(zhì)上的方式可很好地預(yù)測基因是否會發(fā)生突變。研究人員表示，這意味著可以預(yù)測哪些基因比其他基因更有可能發(fā)生突變。
這些發(fā)現(xiàn)也為達爾文自然選擇進化理論增添了一個令人驚訝的轉(zhuǎn)折，因為它揭示了植物已經(jīng)進化到通過保護其基因免受突變以確保生存。研究人員稱，利用這些發(fā)現(xiàn)可思考如何保護人類基因免受突變。
總編輯圈點
了解植物DNA突變，是植物分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究的極好手段，明確為什么基因組的某些區(qū)域比其他區(qū)域突變更多，可幫助依賴遺傳變異的育種者們培育出更好的作物。同時，科學(xué)家們還可以利用這些信息，更好地預(yù)測或開發(fā)出疾病新療法，尤其是針對由突變引起的癌癥等頑疾。因此我們才說，這不僅是植物育種的重要成果，更是人類醫(yī)療事業(yè)的福音。
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