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外显子基因为什么保守?

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发表于 2017-11-14 10:35:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
外显子基因为什么保守?《Nature Genetics》出新答案了!
原创 2017-11-08 小通 生物通
《Nature Genetics》最新研究表明,在蛋白质编码区,错误(变异)监视和修复系统的效率更高。


基因的基本结构分外显子和内含子,比较不同物种的基因发现外显子序列通常是保守的,而内含子序列则很少保守。外显子的种间差异不大,换句话说,人和老鼠、线虫的外显子基因都很相似。

这种相似性的科学解释是,外显子是生物体生存的关键区域,这部分区域的许多变异都会导致死亡表型,所以未存于世。内含子由于没有选择压力,因此比外显子的进化快得多。外显子的保守性可作为“通过识别多种生物中出现的片段来鉴定编码区域”的理鉴定基础。

“我们曾经认为外显子的保守性只是出于负选择压力,但现在,你应该说这不是唯一原因。我们首次证明,外显子突变少的原因是,这些区域比其他区域修复得更有效率,”生物医学研究所(IRB巴塞罗那)生物基因组学实验室负责人Núria López-Bigas解释道。

聚合酶(polymerase)是负责DNA复制的一种酶,它将核苷酸按顺序排列在模板序列对面的姐妹序列上,有时聚合酶可能会拼错,这时就需要DNA修复机器来纠正错配。

研究人员分析因聚合酶携带一个突变,导致错误表型聚合酶的结直肠肿瘤发现,虽然这些肿瘤含有大量突变,但是比较外显子和内含子突变比例后,科学家们意外地发现,外显子的突变比例明显小于预期。

于是,他们接着研究了一种儿童脑瘤的基因组,这种肿瘤的特征是不仅具有突变的聚合酶,还包括一个失活的修复系统。研究人员观察到,这些肿瘤外显子的突变数目和预期的一样高。

“修复机制保证了突变不在基因组中积累,”文章一作、博士生Joan Frigola解释。

为什么外显子的修复比内含子更高效?科学家们已经找到了一个线索。他们发现,外显子富含大量H3K36me3标记(一种组蛋白修饰),可招募更多修复蛋白,因此使修复过程更加高效。

“DNA修复机器相当聪明,它们知道必须集中优势关注重点区域。这一新的知识点,对许多研究肿瘤或物种进化过程中的DNA突变和损伤修复的学者尤其重要,”López-Bigas 说。

原文标题

Reduced mutation rate in exons due to differential mismatch repair  Nature Genetics



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