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Nature子刊:根据染色体结构的不同,DNA以不同的速度进化

根据印第安纳大学研究人员的一项新研究,古生菌中DNA存储的结构对其进化的速度有重大影响。

这项研究由分子生物学家斯蒂芬·贝尔领导,他是印第安纳大学布卢明顿分校艺术与科学学院分子与细胞生物化学系的特聘教授和系主任,最近发表在《自然微生物学》杂志上。它的发现有可能对癌症等遗传疾病的治疗研究产生影响。

“我们发现的最令人兴奋的事情是DNA分子的形状可以影响其改变的能力,”贝尔说。“在20世纪早期,现代主义建筑有一个想法,建筑的形式应该遵循它的功能。但我们在这些生物身上看到的是,随着时间的推移,形态实际上影响着进化。DNA的结构可以改变它,创造一个进化反馈回路。”

古生菌是20世纪70年代发现的单细胞微生物,是地球上生命的三个领域之一,科学家们用它来分类所有的生命形式。另外两个领域是细菌和真核生物,包括哺乳动物和人类。古生菌可能是这三个领域中最古老的一个。

“你可以把古菌想象成分子化石,”贝尔说。“研究它们就像进入时间机器,回顾20亿年前。”

贝尔和他的印第安纳大学合作者瑞秋·萨姆森(Rachel Samson),分子与细胞生物化学系的助理研究科学家,以及贝尔实验室的博士后研究员竹俣尚道(Naomichi Takemata)之前的研究发现,某些古菌物种会将它们储存DNA的染色体组织成两个分区。

在这项新研究中,贝尔实验室的博士后研究员凯瑟琳·巴德尔、萨姆森和贝尔测量了某一古菌属11种物种的染色体突变率。他们的分析表明,存储在一个更紧凑的隔间里的DNA变化速度比另一个隔间快得多。

贝尔说,这一发现很重要,因为了解DNA的形式和功能可以帮助研究人员更好地了解包括人类在内的所有生命形式。这些知识有一天可以帮助研究人员改进遗传疾病或其他遗传错误的治疗方法。

他说:“我们需要先了解某些东西是如何工作的,然后才能知道当出现问题时如何修复它。”

这项研究建立在贝尔和他的合作者早期工作的基础上,他们在之前的研究中发现了人类和古细菌染色体之间的相似性。

文章标题

Chromosome organization affects genome evolution in Sulfolobus archaea


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