易断裂的基因可能会促进疾病和脑细胞多样性

霍华德休斯医学研究所 (HHMI) 的研究人员在脑干细胞中发现了 27 个容易发生 DNA 损伤的基因。这些基因的脆弱性可以解释为什么它们在癌症和精神分裂症等神经精神疾病中经常发生突变或缺失。但它们的断裂倾向也可能通过提供一种产生更多样化神经元的方法而使大脑受益。

“我们发现了一类没人预料到的 DNA 断裂，”波士顿儿童医院的 HHMI 调查员 Frederick Alt 说，他与包括同事 Bjoern Schwer、博士后研究员 Pei-Chi Wei 和研究生 Amelia Chang 在内的团队一起进行了这项研究。科学家们于 2016 年 2 月 11 日在《细胞》杂志上发表了他们的研究结果。

断裂的 DNA 听起来对细胞来说就像是一场灾难——而且事实往往如此。未修复的 DNA 损伤会杀死细胞或导致其癌变。但DNA断裂并不全是坏事。当免疫系统的 B 细胞准备制造抗体来对抗病原体时，它们会故意断裂并重新排列其抗体基因。

DNA 断裂也可能以另一种方式提供帮助。研究人员发现，神经元的 DNA 块经常会丢失、复制或重新洗牌。“我们的想法是，如果你能重新排列 DNA，它可能会增加神经元功能的多样性，”Alt 说。尽管这些基因组改变背后的机制尚不清楚，但有些可能是由原代神经干细胞和祖细胞中的 DNA 断裂引起的。然后，这些细胞会将这些中断传递给它们的后代——大脑中的神经元。阿尔特说，精确定位这些断裂点一直是一个挑战。“从来没有办法询问神经细胞的特定区域是否存在断裂。这就是我们研究的原因。”

Alt 和他的同事开发了一种技术，使他们能够追踪一种染色体损伤，即双链断裂，即 DNA 双螺旋被切断。细胞通常通过将 DNA 末端缝合在一起来修复这些损伤。但细胞有时会将一个断裂的末端附着到同一条染色体上或什至附近的另一条染色体上另一个断裂的末端上。因此，DNA 片段可以在染色体内移动，有时甚至可以在染色体之间移动。

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