"垃圾DNA"的概念源自上世纪70年代,用来形容基因组中不是编码蛋白质的DNA序列,在学术上被称为非编码DNA序列。
非编码DNA"开关说"究竟是个啥?
科学家们发现,人类基因组中包含多达400万个基因开关和功能调节因子,它们的载体便是"垃圾DNA"。这强烈地冲击了"DNA序列=生物性状"的传统观点。每个基因对应着差不多200种调节方式,而不同的调节方式又决定着生物性状的差异,从这一角度出发,形成了这样一种理解:真正影响生物性状的或生物精髓的就不该是DNA序列,而是那些丰富的调节方式。
这一发现为人类认识疾病提供了新的思路。疾病的发生,也许并不是某些基因的缺陷,而是复杂的调控网络出现了紊乱;人与人个体的差异,恰恰也是源于这种调控网络间的差异。因此,同一种手段去干扰这种网络,自然会得到不同的结果。伴随着这种机制的逐渐揭示,个体化医疗也将必然走进人们的视野中,疾病预测和治疗手段也将更加个性化、精确化。
非编码DNA的保护作用
常州大学生物医学工程与健康科学研究院的邱启华教授利用前人的实验数据和详实确凿的证据,分别从抵抗辐射和外源核酸入侵所引起的DNA损伤的角度,阐述了非编码DNA在对基因组和编码DNA的保护中起着重要的作用,首次提出了非编码DNA保护基因组和编码DNA的观点。
这一观点认为,在细胞受到辐射时,编码DNA受到了非编码DNA的双重保护:阻挡和排出。在细胞受到辐射时,因为水分的存在,辐射的能量在细胞质里产生自由基。当辐射能量和自由基穿过细胞核时,处于外周的非编码DNA组成的异染色质会产生屏蔽效果,从而减少辐射能量和自由基对蛋白质编码DNA的损伤;同时,自由基在非编码DNA区域所产生的DNA损伤,则会以"染色体外环形DNA"的形式,排到细胞质里,被核酸酶降解。
此外,细胞在抵御外源核酸的入侵如病毒感染时,病毒核酸在受到上述策略的抵抗之前,它们可能在细胞质里受到非编码DNA所产生的小分子RNA干扰,如被降解和失活等。因此,在细胞受到病毒感染时,编码DNA受到非编码DNA的三重保护:"长程的"小分子RNA的降解和失活(在细胞质),"短程的"保镖阻挡以及排出(在细胞核)。从这一角度来说,"垃圾DNA"或是编码DNA的"保镖"。
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