「垃圾DNA」並不是垃圾,其與細胞的存活密切相關

研究人員已經確定了被認為是“垃圾DNA”的衛星DNA(satelliteDNA),在將基因組保持在一起的過程中起著至關重要的作用。

satelliteDNA由非常簡單的、高度重複的遺傳密碼序列組成,雖然它佔了我們基因組的很大一部分,但其並不包含製造任何特定蛋白質的指令。之前科學家們一直認為這種“垃圾DNA”並沒有起到任何真正的作用,更重要的是,它的重複性質被認為會使基因組更不穩定,更容易受到損傷或疾病的影響。

“但是如果我們並不需要它,或者它的存在並不會對我們的生存帶來優勢,那麼在進化的過程中,它很可能會被拋棄掉。”密歇根大學生命科學研究所的研究教授 Yukiko Yamashita 說道。

Yamashita 和她的同事們決定嘗試下,如果細胞不能使用這個DNA,將會發生什麼。

“垃圾DNA”並不是垃圾,其與細胞的存活密切相關

由於它存在於很長的重複序列中,因此研究人員不能簡單地將整個satelliteDNA從基因組中進行改變或切斷。他們通過D1來解決這個問題,D1是一種與衛星DNA結合的蛋白質。

研究人員將D1從果蠅的細胞中剔除,很快發現了生殖細胞(最終發育成精子或卵子的細胞)正在走向死亡。

進一步的分析顯示,死亡的細胞在細胞核外形成微核或小芽,小芽中包裹的是基因組碎片。

研究人員認為,D1蛋白與satelliteDNA結合,將所有的染色體封裝在細胞核中。如果基因組沒有被整個連接在細胞核中,細胞就會失去形成完整細胞核的能力,最終死亡。

這種基因“垃圾”在細胞的細胞核內正確地組織著染色體,這是細胞存活所必需的。

Yamashita說:“這種蛋白質有多個結合位點,因此它可以結合在多個染色體上,並將它們組合在一起,防止單個染色體從細胞核中游離出來。”

研究人員接下來用老鼠細胞進行了類似的實驗,結果是同樣的;當他們取出一種通常與老鼠的satelliteDNA結合的蛋白質時,細胞核外再次形成微核,並沒有存活下來。

研究結果發表在《eLife》雜誌上。


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