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        DNA結(jié)構(gòu)影響DNA合成的速率和準確性
        
			
        
				2019-03-07 11:08:17
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        DNA合成的速度和錯誤率受DNA的三維結(jié)構(gòu)的影響。使用“第三代”全基因組DNA測序數(shù)據(jù)，賓夕法尼亞州立大學和捷克科學院的一組研究人員表明，有可能形成不尋常的DNA構(gòu)象的序列，通常與癌癥和神經(jīng)疾病有關(guān)，可以在事實是減慢或加速DNA合成過程并導致更多或更少的測序錯誤。一篇描述該研究的文章發(fā)表在Genome Research期刊的網(wǎng)絡版上。
        

        DNA結(jié)構(gòu)影響DNA合成的速率和準確性
        

        “我們一直對試圖了解影響基因組突變率變異的因素感興趣，”賓夕法尼亞州立大學Pentz生物學教授，研究團隊負責人之一Kateryna Makova說。“可以形成非B DNA的序列，其形成除了常見的右旋雙螺旋結(jié)構(gòu)，每回合10個堿基(B-DNA)之外的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成人類基因組的約13%并在細胞中起重要作用。功能，包括基因調(diào)控和端粒保護 - 限制和穩(wěn)定染色體末端的序列。由于這些區(qū)域也與許多人類疾病有關(guān)，我們有興趣看看它們是否對DNA合成反應的速度有任何影響。 - 也稱為“聚合” - 以及它的錯誤率。“
        

        非B DNA包括具有“G”核苷酸，鳥嘌呤的序列的序列，其可以形成G-四鏈體結(jié)構(gòu); “A”富集區(qū)域，可導致螺旋彎曲; 和短串聯(lián)重復 - 具有相同的一至六個核苷酸基序的區(qū)域一遍又一遍地重復(例如GATA GATA GATA ......) - 可以形成滑動的鏈和發(fā)夾。使用單分子實時測序或SMRT，在測序過程中跟蹤每個連續(xù)核苷酸(A，T，C或G構(gòu)建模塊)的整合之間的時間，研究人員比較了非區(qū)域B DNA到B-DNA。
        

        “預計將有數(shù)十萬個序列基序在整個基因組中形成非B DNA，”賓夕法尼亞州立大學生物信息學和基因組學項目的研究生，該論文的共同第一作者Wilfried Guiblet說。“我們使用來自Pacific Biosciences的SMRT測序儀的數(shù)據(jù)來比較沿著非B DNA區(qū)域的核苷酸摻入時間與沿著更常見的B-DNA區(qū)域的核苷酸摻入時間。” 比較顯示某些形式的非B DNA-G-四鏈體例如導致聚合酶減慢多達70%，而其他非B DNA導致酶加速。
        

        “為了分析數(shù)據(jù)，我們開發(fā)了一種新的功能數(shù)據(jù)分析(FDA)統(tǒng)計工具，”賓夕法尼亞州立大學統(tǒng)計學教授，研究團隊的另一位領導人Francesca Chiaromonte說。“這個工具將非B和B-DNA區(qū)域的核苷酸摻入時間對比，將它們視為曲線或數(shù)學函數(shù)。” Marzia Cremona，賓夕法尼亞州統(tǒng)計學助理教授Bruce Lindsay和該論文的另一位共同第一作者，在開發(fā)新工具和進行統(tǒng)計分析方面發(fā)揮了重要作用?，F(xiàn)在可以公開獲得實施測試程序的軟件包。
        

        除了核苷酸摻入時間的變化外，研究人員還指出，測序儀??的錯誤率在某些類型的非B DNA區(qū)域中增加，例如在G-quadruplex基序中。在這些地區(qū)，錯誤率增加與人類DNA序列變異增加(使用“1000基因組計劃”的數(shù)據(jù))，以及人類和猩猩之間的差異增加。
        

        “為了進行測序，SMRT使用一種叫做聚合酶的酶，類似于使用聚合酶來復制DNA的細胞，”Makova說。“似乎導致測序儀錯誤率增加的相同現(xiàn)象也導致我們在人類變異和猩猩分歧中看到的增加。了解非B DNA結(jié)構(gòu)如何影響突變率是非常有趣的。基因組進化的立場，也因為這些地區(qū)與人類疾病有牽連。“
        
			

			
          
        
			
        
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