CNS三大雜志解讀基因組研究新進展
本文中，小編整理了近期在CNS三大雜志上發表的多篇研究報告，共同解讀科學家們在基因組學研究領域取得的新成果，分享給大家！
圖片來源：Science
【1】Science：打破傳統！癌癥基因組中的突變“熱點”不一定會推動癌癥的生長！
doi：10.1126/science.aaw2872
麻省總醫院(MGH)癌癥中心研究人員的一項研究發現，特定的基因突變經常出現在特定的腫瘤中，但與通常的假設相反的是，這一事實可能并不意味著該突變驅動了癌癥的發展和進展。他們發表在《Science》雜志上的文章描述了DNA單鏈如何以所謂的"發夾"結構折疊起來，對許多癌癥中表達的基因編輯酶的突變高度敏感。但是，這些突變"熱點"中的許多發生在與癌癥完全無關的基因中，包括基因組的許多非編碼區域。
研究者表示，一個典型的癌癥基因組會有5到10個驅動突變，以及數千甚至數百萬個'乘客'突變。一直以來的想法是，如果在許多不同的癌癥患者身上發生了完全相同的突變，那么它一定會給癌細胞帶來健康優勢，雖然基于復發的識別癌癥驅動基因的方法已經成功，但也有可能基因組中的某些位置很容易發生突變。
【2】Cell：非吸煙肺腺癌的基因組重排早在癌癥確診前30年就已存在
doi：10.1016/j.cell.2019.05.013
在一項新的研究中，來自韓國科學技術高級研究院（KAIST）和首爾大學等研究機構的研究人員發現早在童年和青春期發生的災難性基因組重排可導致非吸煙者在晚年患上肺癌。這一發現發有助于解釋一些與非吸煙有關的肺癌是如何產生的，相關研究結果發表在Cell期刊上。
這些研究人員證實非吸煙者體內的基因融合大多較早地發生，有時早在兒童期或青春期，平均而言在肺癌確診前三十年發生。這項研究表明，這些攜帶致癌種子（oncogenic seed）的突變肺細胞幾十年來一直處于休眠狀態，直到進一步的許多其他突變充分積累才進展為肺癌。這是首次揭示肺腺癌基因組結構變異景觀的研究。肺癌是全球癌癥相關死亡的主要原因，肺腺癌是肺癌中最為常見的類型。大多數肺腺癌與長期吸煙有關，但是大約四分之一的肺腺癌在非吸煙者中產生。確切地說，人們對是什么讓非吸煙者患上這種癌癥仍不清楚。
【3】Nature：揭示病毒基因組如何包裝在病毒衣殼內部
doi：10.1038/s41586-019-1229-9
在一項新的研究中，來自芬蘭赫爾辛基大學和英國牛津大學等研究機構的研究人員首次破譯了病毒基因組如何在病毒衣殼內包裝，相關研究結果發表在Nature期刊上。
研究者Juha Huiskonen說道，“這項研究的動機是增加我們對病毒復制的基本認識，但是從長遠來看，這可能有助于治療病毒性疾病。”這一突破性結果是利用低溫電鏡技術實現的。近年來，低溫電鏡技術徹底改變了結構生物學，即一個旨在理解生命分子如何在原子水平上發揮作用的生物學領域。
通過使用強大的電子顯微鏡，這些研究人員拍攝了高純度病毒的成千上萬張圖像。這些圖像隨后經結合在一起形成三維結構模型，從而允許他們不僅能夠觀察構成病毒衣殼的蛋白，而且還能夠首次追蹤這種蛋白外殼內的核酸基因組。他們觀察到病毒基因組形成一種液態晶體，即一種高度包裝和有序的液態物質狀態。
【4】Nature：重磅！科學家成功解析出轉移性乳腺癌的基因組特性！
doi：10.1038/s41586-019-1056-z
近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自巴塞爾大學等機構的科學家們通過研究成功描述了轉移性乳腺癌的基因組特征，相關研究結果或為闡明乳腺癌轉移的分子機制及開發新型轉移性乳腺癌療法提供新的思路和研究基礎。
轉移是引發乳腺癌患者死亡的主要原因，很多研究都分析了乳腺癌早期階段的基因組特性，然而有研究表明，癌癥從早期過渡到晚期階段會獲得許多基因組改變，而且早期乳腺癌的基因組特征或許并不能代表癌癥致死性發生的依據，因此本文研究中，研究人員通過研究分析了617份轉移性乳腺癌樣本中的體細胞改變圖譜，研究者指出，當與來自癌癥基因組圖譜中的早期乳腺癌樣本進行對比后，他們發現，9個驅動基因在表達激素受體但HER2水平并不高的轉移性乳腺癌中會頻繁發生突變，這些驅動基因包括TP53，ESR1，GATA3，KMT2C，NCOR1，AKT1，NF1，RIC8A和RB1。
【5】Nature：新研究揭示胚胎發育早期基因組的組裝特征
doi：10.1038/s41586-019-1233-0
最新一項研究表明，卵母細胞受精后立即會出現DNA活性和非活性區域的分化，該現象甚至在基因被激活之前就已經出現。該研究將有助于更好地了解單個受精卵母細胞發育成由許多不同細胞類型組成的完整生物體的機制。相關結果發表在Nature雜志上。
受精卵最終會發育成一個完整的，由數萬億個具有多種功能的細胞組成的有機體。盡管這些細胞具有不同的功能，但所有這些細胞中的DNA都是相同的。細胞的特性由基因組的特定表達譜決定。但其中的決定機制并不清楚。DNA在細胞核中并不是隨機分布的，他們在空間上具有活性和非活性區域的區分。不同的區域則由被稱為Lamina Associated Domains，或LAD的結構分隔。
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【6】Cell：科學家鑒別出維持細胞基因組完整性的新型DNA修復機制
doi：10.1016/j.cell.2018.10.055
日前，一項刊登在國際雜志Cell上的研究報告中，來自范德堡大學的科學家們通過研究鑒別出了保持基因組完整性的新型DNA修復機制。研究者表示，這種機制是由一種名為HMCES的蛋白質所開啟的，HMCES是此前研究者所鑒別出的200多種蛋白質家族的一種，這些蛋白質屬于特殊分子機器的一員，其能在細胞分裂時幫助DNA進行復制。其中有些蛋白質是用于與DNA復制相關的功能，而包括HMCES在內的一些蛋白質則并未發現該功能。
研究者Cortez說道，每一種有機體中都有HMCES樣的蛋白質，比如人類、細菌等；這項研究中我們剔除了細胞中的HMCES基因來尋找細胞復制中的問題，但研究者并未發現任何問題，即缺失HMCES的細胞依然能夠正常進行分裂和DNA復制；當研究者利用損傷的DNA來挑戰這些細胞時他們發現，HMCES對于維持細胞健康至關重要。
【7】Cell：發現一種將癌癥進展與基因組不穩定性關聯在一起的新型生物標志物
doi：10.1016/j.cell.2018.11.024
我們的DNA經常受到攻擊。這種含有我們的遺傳信息的分子極易受到從環境因素（如輻射）到我們呼吸的空氣和我們吃的食物中的化學物的一切東西的影響。基因組不穩定性可導致遺傳疾病、慢性疾病和癌癥易感性。
在一項新的研究中，來自以色列特拉維夫大學的研究人員確定一種稱為ubiquilin-4的蛋白水平升高成為基因組不穩定性的一種新的生物標志物。他們發現ubiquilin-4參與保護基因組免受DNA損傷，但是過多的ubiquilin-4是有害的。當ubiquilin-4在腫瘤細胞中的水平增加時，這些腫瘤細胞更容易發生基因組不穩定性，從而加速腫瘤進展并讓它抵抗常用的癌癥治療，相關研究結果近期發表在Cell期刊上。
【8】Nature：改寫教科書！中國科學家闡明保護卵母細胞獨特表觀基因組的新型機制！
doi：10.1038/s41586-018-0751-5
在哺乳動物中，雌性機體的卵母細胞數量往往有限，卵母細胞擁有一套獨特的表觀基因組，其甲基化程度相當于精子的一半，而且卵母細胞也是一種分化程度最高的體細胞；截至目前為止，研究人員并不清楚這種獨特的DNA甲基化的調控模式以及其相關的功能。
近日，一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自中國科學院生物物理研究所朱冰教授的研究團隊通過研究就鑒別出了一種新型的DNA甲基化調節子—Stella，其在體細胞中的異位過量表達會通過干擾DNA甲基化調節子UHRF1的功能來誘發全面的DNA去甲基化作用。
文章中，研究者揭示了Stella如何通過一種活性的核輸出過程將調節子UHRF1從細胞核隔絕，而Stella缺失所引發的UHRF1功能失調會導致卵子發生期間異常DNA甲基化的積累，相關研究發現揭示了首個調節性因子能夠保護卵母細胞基因組特殊的甲基化狀態。
【9】Cell：挑戰常規！真核生物基因組周期性竟由突變導致
doi：10.1016/j.cell.2018.10.004
在一項新的研究中，來自西班牙巴塞羅那生物醫學研究所（IRB Barcelona）的研究人員通過研究突變在3000多種人類腫瘤樣品中的分布，觀察到這些突變也每隔10個DNA堿基對積累一次，相關研究結果發表在Cell期刊上。
研究者Oriol Pich解釋道，“通過研究突變在不受自然選擇影響的基因組區域中的分布，我們發現在形成核小體的一部分的DNA中存在著顯著的每隔10個堿基對的周期性。”突變周期性的產生是因為包裝在核小體內部的DNA的結構有利于易于損傷和修復的區域的出現。因此，這些區域更容易發生突變。接下來，這些研究人員將注意力轉向人類和植物中的從一代傳遞到另一代的突變。他們發現這些遺傳性突變也每隔10個堿基對積累一次。鑒于這個關于核小體如何影響DNA突變的新發現，這些研究人員推斷它還可能解釋真核基因組序列中這種神秘的周期性的產生。
【10】Cell：華大基因主導的最大規模中國人基因組測序結果揭示獨特的病毒感染模式
doi：10.1016/j.cell.2018.08.016
在一項新的研究中，通過分析全球最大的涉及141431名來自中國各地的孕婦的基因組數據，來自中國深圳華大基因等研究機構的研究人員發現了基因與出生結果（包括雙胎妊娠和女性第一次懷孕時的年齡）之間存在意想不到的關聯。這種分析還允許這些研究人員重建中國不同種族群體在近代的人口流動和通婚，并有望有助于鑒定出讓人們容易患上傳染病的基因，相關研究結果發表在Cell期刊上。
這些孕婦提供了血液樣本來測試胎兒染色體異常，主要是唐氏綜合癥。這種稱為無細胞胎兒DNA測試的技術是一種非侵入性產前測試方法。鑒于孕婦的血液中漂浮著來自她們未出生的孩子的DNA，這種技術是可行的。通過快速鳥槍測序，實驗室能夠讓血液中所有自由漂浮的DNA發生斷裂，并對大小剛好的DNA片段進行測序以便診斷唐氏綜合癥。（生物谷Bioon.com）
