无论是 DNA 复制发生错误或是受到物理化学攻击,都会导致突变。有的突变是在生殖细胞中发生的,可以通过精子或者卵子直接传递给后代,是可遗传性的突变。血友病、色盲症、糖尿病、高血压等遗传疾病都是由这种类型的突变引起的。而有的突变是在生命中某个时间、某个体细胞中发生的,被称为体细胞突变。体细胞突变比遗传突变更普遍,而癌症的发生大多与体细胞的突变密切相关。
今年9月,Genome Biology 杂志报道了来自中国科学院遗传与发育生物学研究所钱文峰研究组、中山大学贺雄雷研究组以及 Pompeu Fabra University 的Lucas B. Carey 教授的研究成果。他们鉴定出一种新的可调控局部突变率的顺式作用因子——“DNA 固有曲率”(由于相邻碱基对的相互作用导致的 DNA 轴向发生偏离的程度)。他们首先通过在酿酒酵母中的研究发现,当 DNA 固有曲率降低10%时,突变率可以上升70%。同时通过分析来自冰岛1548个三人家庭(父亲、母亲和孩子)的10万多个新生突变,他们发现人类生殖细胞中的突变也倾向发生在 DNA 固有曲率较小的区域。他们认为,DNA 固有曲率可以通过促进 DNA 序列与蛋白质结合避免 DNA 暴露于环境诱变中,从而降低突变率。
他们通过对癌症和肿瘤基因图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)中26种癌症和肿瘤类型1万多个样品的单核苷酸变异数据进行分析,发现所有的癌症和肿瘤类型中发生的突变均显著富集在 DNA 固有曲率较小的区域。他们分析了所有癌症及肿瘤类型共有的诱变导致的 C 到 T 突变,发现 DNA 固有曲率可以特异性地抑制这种类型的突变。
科研人员在分析芳香类化合物导致的 C 到 A 突变时发现,吸烟者中肺癌中 C 到 A 的突变率随着 DNA 固有曲率的下降升高了50%,这解释了为什么基因组上的一些序列更容易受到吸烟的影响。
该研究结果不仅为理解 DNA 突变的决定因素建立了新的理论框架,更为癌症或肿瘤的形成机理提供了独特的见解。