科學新突破！科學家發現「垃圾DNA」的一個重要的新角色

研究人員已經確定了被認為是「垃圾DNA」的星狀DNA在將基因組保存在一起的過程中起著至關重要的作用。

他們的研究結果最近發表在《eLife》雜誌上，指出這種基因「垃圾」在細胞的細胞核內正確地包裹著染色體，這是細胞存活所必需的。這個函數在很多物種中都是守恆的。

這顆星狀DNA由一個非常簡單的、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，但衛星DNA並不包含製造任何特定蛋白質的指令。

更重要的是，它的重複性質被認為使基因組更不穩定，更容易受到損傷或疾病的影響。

直到最近，科學家們還認為這種所謂的「垃圾」或「自私」的DNA並沒有起到任何真正的作用。

密歇根大學生命科學研究所的研究教授、該研究的主要作者Yukiko Yamashita說:「但我們不太相信這只是基因垃圾。」

「如果我們不積極地需要它，如果沒有它會給我們一個優勢，那麼進化可能就會擺脫它。」但是這並沒有發生。」

Yamashita和她的同事們決定，如果細胞不能使用這一波狀的星狀DNA，將會發生什麼。

因為它存在於長時間重複序列中，研究人員不能簡單地改變或切斷基因組的整個衛星DNA。相反，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從一個常用的模型生物，果蠅(果蠅)的細胞中移除。研究小組很快發現，生殖細胞——最終發育成精子或卵子的細胞——正在死亡。

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，包括基因組片段。

如果沒有整個基因組封裝在細胞核中，細胞就無法存活。

研究人員認為，D1蛋白與衛星DNA結合，將所有的染色體結合在細胞核中。

如果D1蛋白無法獲取衛星DNA，細胞就失去了形成完整細胞核的能力，最終死亡。

「這就像形成一束花，」Yamashita說，他也是UM醫學院細胞和發育生物學教授。

「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遊離出來。」

研究小組用老鼠細胞進行了類似的實驗，結果發現同樣的結果:當他們取出一種通常與老鼠的衛星DNA結合的蛋白質時，細胞再次形成微核，並沒有存活下來。

來自果蠅和老鼠細胞的相似的發現使得Yamashita和她的同事們相信，星狀DNA對於細胞存活至關重要，不僅僅是在模型生物中，而是在包括人類在內的DNA中嵌入DNA的物種中。

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