宾夕法尼亚州立大学萨姆·舒尔茨 新的研究表明，折叠成不同于经典双螺旋(非乙型脱氧核糖核酸)的构象的脱氧核糖核酸，包括多达13%的人类基因组，导致非乙型基序本身及其侧翼区域的核苷酸替代率升高。
这些升高的突变率是整个基因组突变率区域差异的主要原因
荣誉:威尔弗里德·吉布莱特和丹尼·泽姆巴，宾夕法尼亚州立大学 能够折叠成不同于传统双螺旋形状的DNA序列比人类基因组中的其他区域具有更高的突变率
宾夕法尼亚州立大学科学家团队的新研究表明，这些序列中突变率的升高在决定整个基因组突变率的区域差异中起着重要作用
破译突变率区域差异的模式和原因对于理解进化和预测可能导致疾病的新突变位点都很重要
描述这项研究的论文可以在《核酸研究》杂志上在线获得
“很多时候我们认为DNA是经典的双螺旋；这篇论文的第一作者之一威尔弗里德·吉布莱特说，他当时是宾夕法尼亚州立大学的研究生，现在是国家癌症研究所的博士后
“但是，多达13%的人类基因组可以折叠成不同的构象，称为‘非乙型脱氧核糖核酸’
我们想探索这种非乙型脱氧核糖核酸在基因组不同区域的变异率中发挥了什么作用，如果有的话
" 根据潜在的脱氧核糖核酸序列，非乙型脱氧核糖核酸可以折叠成许多不同的构象
例子包括G-四链体、Z-脱氧核糖核酸、H-脱氧核糖核酸、滑链和各种其他构象
最近的研究表明，非乙型脱氧核糖核酸在细胞过程中起着关键作用，包括基因组的复制和脱氧核糖核酸转录成核糖核酸，非乙型序列的突变与遗传疾病有关
“在以前的一项研究中，我们表明，在DNA测序仪的人工系统中，使用与细胞中相似的DNA复制过程，聚合过程中非B族DNA的错误率更高，”凡尔纳·马科瓦说
威拉曼是宾夕法尼亚州立大学生命科学的主席，也是研究团队的领导者之一
“我们认为这是因为在测序过程中复制脱氧核糖核酸的酶在阅读非乙型脱氧核糖核酸时遇到了困难
在这里，我们想看看活细胞中是否存在类似的现象
" 该团队在两个不同的时间尺度上比较了乙型和非乙型脱氧核糖核酸的突变率
为了观察相对较新的变化，他们使用现有的人类脱氧核糖核酸序列数据库来识别不同人类之间的单个核苷酸——脱氧核糖核酸字母表中的字母
这些“单核苷酸多态性”(SNPs)代表了人类基因组中过去某个时刻至少一个个体发生突变的地方
为了观察更古老的变化，研究小组还将人类基因组序列与猩猩的基因组进行了比较
他们还研究了人类基因组的多个空间尺度，以测试非乙肝病毒是否会影响与其相邻和更远的核苷酸的突变率
“为了确定乙型和非乙型脱氧核糖核酸之间突变率的差异，我们使用了‘功能数据分析’的统计工具，在这些工具中，我们将数据作为曲线进行比较，而不是查看单个数据点，”玛齐亚说
克雷莫纳是这篇论文的第一作者，当时是宾夕法尼亚州立大学的博士后研究员，现在是加拿大魁北克拉瓦尔大学的助理教授
“这些方法给了我们统计学上的能力来对比各种类型的非乙肝基因和乙肝基因对照的突变率
" 对于大多数类型的非乙肝基因，研究小组发现突变率增加
这种差异足以让非乙肝基因突变率影响到他们周围环境的区域差异
这些差异也有助于解释基因组上数百万个核苷酸的大部分变异
宾夕法尼亚州立大学生命科学统计学教授、研究小组负责人之一弗朗西丝卡·恰罗蒙特说:“当我们研究所有已知的影响基因组变异率的因素时，非乙肝基因是最大的贡献者。”
“长期以来，我们一直从许多不同的角度研究突变率的地区差异
事实上，非乙肝基因是这种变异的主要原因，这是一个重要的发现
" “我们的结果具有重要的医学意义，”宾夕法尼亚州立医学院病理、生物化学和分子生物学教授、宾夕法尼亚州立癌症研究所研究员、该论文的作者和该团队的长期合作者克里斯汀·埃克特说
“例如，人类遗传学家在评估人类遗传病的候选基因变异时，应该考虑一个基因座形成非乙型脱氧核糖核酸的潜力
我们目前和未来的研究重点是解开非乙肝病毒基因突变率升高背后的机制基础
" 这个结果也有进化的含义
“我们知道自然选择会影响基因组的变异，所以在这项研究中，我们只研究了我们认为不受选择影响的基因组区域，”宾夕法尼亚州立大学生物学助理教授、研究小组负责人之一黄一飞说
“这使我们能够为每一种非乙型肝炎病毒建立一个基线突变率，将来我们有可能用它来帮助识别这些序列中的自然选择信号
" 由于突变率的增加，非乙型肝炎病毒DNA序列可能是遗传变异的重要来源，而遗传变异是进化变化的最终来源
“突变通常被认为是非常罕见的，以至于当我们在不同的个体中看到相同的突变时，假设这些个体有一个共同的祖先，这个祖先将突变传给了他们两个，”宾夕法尼亚州立癌症研究所的研究人员马克瓦说
“但有可能在一些非乙肝区域的突变率非常高，以至于同一突变可能在几个不同的个体中独立发生
如果这是真的，它将改变我们对进化的看法
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