Cell：在正常和疾病状态下，基因组中的重复序列重组在人类基因组中广泛存在

在一项新的研究中，来自日本理化学研究所、日本产业技术综合研究所、东京大学和意大利技术研究院等研究机构的研究人员发现在我们每个细胞的基因组中重复数百万次的特定基因组序列的重组在正常和疾病状态下都普遍存在。识别导致这种涉及曾经被认为是“垃圾”的DNA序列的无数重组的机制可能对理解我们的细胞如何发育以及什么会让它们变得不健康至关重要。相关研究结果于2022年7月25日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Recombination of repeat elements generates somatic complexity in human genomes”。

在发现DNA之后，人们长期认为我们身体中的所有细胞都共享相同的遗传密码，被安全地保护在细胞核内。然而，现代DNA测序的进展对这一观点提出了挑战：我们如今知道，突变从发育的早期阶段就开始在单个细胞的基因组中积累。然而，这一现象的规模以及它是如何导致疾病的，我们并不十分了解。

在这项新的研究中，这些作者研究了某些重复的基因组序列，称为Alu和L1，并开发了一种方法来研究这些在每个细胞的基因组中重复数百万次的特定DNA序列。人们已经知道它们会相互重组，产生在癌症和其他遗传疾病中经常发现的突变。通过分析未受疾病影响的供者的DNA，他们确定了由这些重复序列的重组引起的数百万个DNA突变，并进一步发现身体的不同组织具有不同的重组特征。

这些作者还发现，人类干细胞分化为神经元时，伴随着重复序列重组的明显变化。这表明这种特殊类型的DNA突变可能是一种参与人类发育的生理现象。

最后，这些作者观察了来自受阿尔茨海默病和帕金森病影响的人的样本中重复序列的重组情况，这是发达国家最突出的两种神经退行性疾病。他们发现了每种疾病特有的重组特征，这表明由这些重复序列引起的基因组重组参与了大脑疾病。

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.06.032。

论文共同通讯作者兼论文共同第一作者、日本理化学研究所综合医学研究中心的Giovanni Pascarella说，“我们在这项新研究中发现，人类基因组中重复序列的重组是一种广泛的现象，有助于导致我们的大量基因组变异。”

论文共同通讯作者、日本理化学研究所综合医学研究中心的Piero Carninci说，“我们假设，体细胞中Alu和LI的随机重组可能偶尔会在脆弱的位点启动单个细胞的基因组，并驱动从健康状态向病理状态的转变。”

他继续说，“然而，目前难以知道的是确定疾病中的重组是真正的病因还是它们是疾病状态的影响。需要开展进一步的研究来了解这一重要问题。”（生物谷 Bioon.com）

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参考资料：

Giovanni Pascarella et al. Recombination of repeat elements generates somatic complexity in human genomes. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.06.032.