研究人员绘制了人类基因组中50000个神秘的DNA“结”

研究人员绘制了人类基因组中50000个神秘的DNA“结”。对DNA隐藏结构的创新研究可能为包括癌症在内的疾病的治疗和诊断开辟新的途径

DNA以其双螺旋形状而闻名。但加文医学研究所的研究人员发现，人类基因组中还含有5万多个被称为i-基序的不寻常的结状DNA结构

今天发表在《EMBO杂志》上的是这些独特DNA结构的第一张全面图谱，揭示了它们在疾病基因调控中的潜在作用

在2018年的一项具有里程碑意义的研究中，Garvan的科学家们首次使用他们开发的一种新的抗体工具直接可视化活人类细胞内的i-基序，以识别和附着i-基序。目前的研究基于这些发现，通过部署这种抗体来识别整个基因组中的i基序位置

“在这项研究中，我们绘制了人类基因组中50000多个i-motif位点，这些位点出现在我们检查的所有三种细胞类型中，”资深作者、Garvan抗体治疗实验室主任兼靶向治疗中心主任Daniel Christ教授说。“对于一种曾被认为在细胞中存在争议的DNA结构来说，这是一个非常高的数字。我们的研究结果证实，i-基序不仅是实验室的好奇心，而且广泛存在，并可能在基因组功能中发挥关键作用。”

该团队在人类基因组的50000个位置绘制了DNA结状i-基序结构的动画，集中在关键功能区域，包括控制基因活性的区域。图片来源：Cristian David Pena Martinez/Garvan Institute好奇的DNA i基序可能在基因活性中发挥动态作用

i基序是不同于标志性双螺旋形状的DNA结构。当同一DNA链上的胞嘧啶字母相互配对时，它们形成了一个从双螺旋中突出的四链扭曲结构

研究人员发现，i-基序不是随机分散的，而是集中在基因组的关键功能区域，包括控制基因活性的区域

“我们发现i-基序与在细胞周期特定时间高度活跃的基因有关。这表明它们在调节基因活性方面发挥着动态作用，”抗体治疗实验室的研究人员、该研究的第一作者Cristian David Peña Martinez说

“我们还发现i基序在致癌基因的启动子区形成，例如MYC癌基因，它编码癌症最臭名昭著的‘不可治愈’靶点之一。这为通过i基序结构靶向与疾病相关的基因提供了一个令人兴奋的机会，”他说

Garvan首席科学官、该研究的合著者Sarah Kummerfeld副教授表示：“在难以治疗的癌症中，i基序在这些‘圣杯’序列附近的广泛存在为新的诊断和治疗方法开辟了新的可能性。有可能设计出靶向i基序的药物来影响基因表达，这可以扩大目前的治疗选择。” More information: Human genomic DNA is widely interspersed with i-motif structures, The EMBO Journal (2024). DOI: 10.1038/s44318-024-00210-5

Journal information: EMBO Journal