惊人发现：人类基因组竟藏5万多个DNA“结”

加文医学研究所的一组专家称，DNA 以其著名的双螺旋结构而广为人知，但人类基因组还包含超过 5 万个不寻常的类似结状的 DNA 结构，被称为 i-基序。

在发表于《欧洲分子生物学组织杂志》（EMBO Journal）的一项研究里，科学家们展示了这些独特 DNA 结构的首张综合图谱，揭示了它们在基因调控方面的潜在作用，尤其是与癌症等疾病的关联。

“DNA 的 i-基序结构于人类细胞核中形成，被认为提供了关键的基因组调控作用，”研究作者指出。

“虽然人类细胞中 i-基序结构的存在、丰富度和分布已通过免疫荧光染色得以证明和研究，近期通过核磁共振（NMR）和 CUT&Tag 技术也有相关研究，但人类基因组 DNA 中此类结构的丰富程度和分布情况仍不明晰。”

早在 2018 年，加文的科学家获得了一项突破，其首次在活的人类细胞内直接观测到 i-基序，正如其在《自然》杂志（Nature）中所详述的那样。该团队开发了一种专门设计用于识别和结合 i-基序的新型抗体工具。

当前这项研究以早期工作为基础，借助相同的抗体来精准确定整个人类基因组中 i 基序的所在位置。

“在此次研究里，我们在人类基因组中标记出了超过 50,000 个 i 基序位点，这些位点存在于我们所检测的全部三种细胞类型当中。”

“对于一种曾经其在细胞中的存在饱受争议的 DNA 结构而言，这是个相当高的数字。

我们的发现表明，i 基序不只是实验室中的新奇玩意儿，而是广泛存在的——并且有可能在基因组功能中发挥关键作用。”

I 基序属于独特的 DNA 结构，和著名的双螺旋结构不一样。当同一条 DNA 链上的胞嘧啶碱基段彼此配对时，它们就会形成，造就一个从双螺旋中凸出的四链扭曲结构。

该研究表明，i-基序（一种特殊的 DNA 结构）并非随机分布。专家发现它们集中在基因组的关键功能区域，包括控制基因活性的区域。

专家确定，这种独特 DNA 结构的形成受细胞周期和 pH 值的影响。“此外，我们提供的证据表明，i-基序结构形成于人类基因组的调控区域，包括启动子和端粒区域。”

研究的主要作者，抗体治疗实验室的研究人员克里斯蒂安·大卫·佩尼亚·马丁内斯（Cristian David Peña Martinez）解释说，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。

“这为通过 i-基序结构来靶向疾病相关基因提供了一个令人兴奋的机会，”他补充道。

据该研究的合著者、加尔万的助理教授兼首席科学官莎拉·库默菲尔德（Sarah Kummerfeld）所说

在与难以治疗的癌症相关的这些“圣杯”序列附近广泛存在的 i 基序，为诊断和治疗方法开辟了新的可能性。

库默菲尔德教授表示：“有可能设计针对 i 基序的药物来影响基因表达，这或许会扩大当前的治疗选择。”

克里斯教授指出，加尔万在抗体开发和基因组学方面世界领先的专业知识，使得 i 基序的成功绘制成为可能。

克里斯教授说道：“这项研究是基础研究和技术创新共同促成范式转变发现的一个实例。”

“我们的研究提供了有关人类基因组 DNA 中 i 基序的位置和分布的基础知识和资源，成为了未来诊断和治疗策略的潜在目标，”作者总结道。

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