人类基因组重组热点争论

　　

生物通报道：有关基因重组是否热点的争论又有了新内容。美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员就人类基因组重组提出了一项新理论。他们研究的结果发表在11月9日的PLoS Computational Biology杂志上，研究支持了人类基因组中确实存在重组热点的理论。

 

Max Alekseyev和Pavel Pevzner博士发展了一种分析复杂重组（包括易位transpositions）的一种理论，该理论证实及时易位是一种主要的进化力量，哺乳动物基因组中仍然存在重组热点。

 

二十世纪七十年代，Susumo Ohno提出了随机缺损模型（RBM，random breakage model），之后Nadeau和Taylor在1984年正式上升为假说。这个模型假定重组是随机的，并且在哺乳动物基因组会宗没有重组热点。大部分生物学家都相信这个模型具有预测能力。

 

然而，到了2003年，这个模型被Pevzner和Tesler推翻，他们提出了一种替代的染色体进化“脆性缺损模型”（FBM，fragile breakage model）。FBM推测，人类基因组是一种由难发生重组的固化区域和容易发生重组的脆性区域的镶嵌体。RBM的提出成为了科学界对这个问题分歧的开端。

 

近期大部分研究都指出了“存在重组热点区域”的理论，一些研究人员仍然支持RBM模型。这项新的研究则是重组热点问题争议的一个重要进展。（生物通雪花）

 

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《自然》：染色体重组研究新发现

在2006年8月3日的《自然》杂志上，来自宾西法尼亚州Drexel大学医学院的研究人员公布了有关染色体重组过程中分支迁移的最新发现。

染色体的同源重组在DNA双链缺口修复和可靠的染色体种间隔离（chromosome segregation）中起到一种关键的作用。同源重组的机制包括寻找同源性和将一个断裂DNA分子万端插入到同源双链DNA，益形成一种交叉结构，即Holliday结构（Holliday junction）。这种结构是R.Holliady在二十世纪六十年代首先提出来的。

一个HJ（Holliday结构）能够沿着DNA进行分支迁移（branch migration），从而增加或缩短异源双链（heteroduplex）的长度。

在原核生物和真核生物中，HJ（同源重组的关键中间体）存在的结构证据由电子显微镜提供。在细菌中，存在特殊的酶专门来促进HJ的分支迁移。但是在真核细胞中，人们还没有找到负责同源重组分支迁移的蛋白。

在这项新的研究中，研究人员证实Rad54（一种Swi2/Snf2蛋白）以高的特异性与HJ类似结构结合，并依靠ATP酶促进它们的双向着分支迁移。这种活动似乎在人类和酵母Rad54直系同源物中也具有保守性。

在离体状态下，Rad54被证实能够增强Rad51的DNA修复功能。Rad51是一种关键的同源重组蛋白。但是，基因数据显示，Rad54蛋白还可能在同源重组的较后阶段起作用，即在Rad51之后起作用。

新的DNA分支迁移活动与Rad54蛋白质的这种晚期的同源重组功能相一致。这项研究对真核细胞的Holliday结构的分支迁移有了新的了解，确定出了这个复杂过程中的一个新的关键蛋白质。这些发现将有助于人们了解染色体重组过程以及与染色体重组过程有关的疾病。