“垃圾DNA”其实早在1960到1970年代就被科学家所发现,之所以称之为垃圾DNA (Junk DNA),是因为这些DNA列不具备制造蛋白质的指令。因此起初这些重复的DNA片段被认为是没有功能的非编码DNA(Non-Coding DNA)。此类的DNA在所有物种的DNA中都存在。自从人类的基因组于2,000年完成定序,科学家们已确定人类超过30亿碱基对的DNA序列当中,只有1%-2%的DNA具有制造蛋白质的功能,其余高达98%垃圾DNA的存在目的,一直都让科学家们百思不得其解。

“垃圾DNA”其实一点都不垃圾

随着近年的科学进展,科学家渐渐发现其实很多非编码DNA,实际上转录成非编码RNA, 而这些非编码的RNA是否存在着功能一直存在许多争议。2004年美国哈佛医学院的研究人员也在酵母基因组的垃圾DNA中,发现了一种名叫SRG1的新基因。与其它基因不同,SRG1并不编码蛋白质的功能。但当这个基因开启时,它能透过阻止邻近基因的转录,进而调控临近基因的表现。而后有数百篇的学术研究,纷纷指出垃圾DNA具有不同程度,或增强或抑制邻近基因的调控功能。而人类的许多疾病,都与基因的调控息息相关。

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垃圾DNA,阻止乳癌发生的关键角色

根据2016年二月份发表于《自然》( Nature Communications)期刊的文章表示,一群来自英国巴斯、剑桥大学和美国研究团队已经透过最新研究确定,存在在基因间的垃圾DNA,其实能阻止癌细胞的转变,因而有着抑制癌症发生的功用。主导此研究的Adele Murrell博士指出,人类身体的细胞数量处在一定的平衡状态,身体会自动生产足够的细胞来取代死去的细胞,但有时控制这种增长的开关会失控,卡在一直 [开启]的状态,这时就可能导致肿瘤, 而当肿瘤增生越来越拥挤, 改变形状跑到其他组织或是血液内, 可能变成癌症转移(Metastasis)。

在这项获得英国癌症研究中心资助的研究中,研究团队已经确定一条GNG12-AS1的非编码RNA链,能防止生长开关卡住并抑制转移。这种非编码RNA常在乳腺癌患者当中发现损坏,因此癌细胞无法得到抑制,造成扩散。研究小组发现,这种非编码RNA片段通过两种机制维持细胞的健康:首先通过调节参与细胞复制的DIRAS3水平;第二通过抑制细胞改变形状和准备转移的基因网络。

该研究使用更小的干扰RNAs(Small interfering RNAs 或称 siRNAs),来阻止正在进行这两种机制的非编码RNA,从而导致细胞改变形状和转化成游走细胞。然而,只有第一种方式影响DIRAS3和细胞周期。该小组预计,他们的发现可以用来了解其他的非编码RNA的功能和发展有治疗癌症潜力的基因。
像这样对非编码区DNA的研究,能帮助人们全面了解癌症的起因和发展,并将有助于癌症用药的开发,为癌症治疗的未来,指出精确的发展方向。曾经被科学家斥之为“垃圾”的DNA,其实可能扮演着像是开关的或是基因调控的重要角色, 值得科学家更深入了解其背后的运作奥秘。

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参考文章
http://www.psrast.org/junkdna.htm
http://www.nature.com/ncomms/2016/160202/ncomms10406/full/ncomms10406.html

图片来源:
http://www.ca2-health.com/aging/2014/11/12/%E4%B9%B3%E7%99%8C%E7%AF%A9%E6%AA%A2

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