什麼是「垃圾DNA」?

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自從人類的基因組於2,000年完成定序,科學家們已確定人類超過30億鹼基對的DNA序列當中,只有1%-2%的DNA具有製造蛋白質的功能,那麼剩下的98%只能當「垃圾DNA」嗎?其實它們正是阻止乳癌發生的關鍵角色!

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「垃圾DNA」其實早在1960到1970年代就被科學家所發現,之所以稱之為垃圾DNA (Junk DNA),是因為這些DNA列不具備製造蛋白質的指令。因此起初這些重複的DNA片段被認為是沒有功能的非編碼DNA(Non-Coding DNA)。此類的DNA在所有物種的DNA中都存在。自從人類的基因組於2,000年完成定序,科學家們已確定人類超過30億鹼基對的DNA序列當中,只有1%-2%的DNA具有製造蛋白質的功能,其餘高達98%垃圾DNA的存在目的,一直都讓科學家們百思不得其解。

「垃圾DNA」其實一點都不垃圾

隨著近年的科學進展,科學家漸漸發現其實很多非編碼DNA,實際上轉錄成非編碼RNA,而這些非編碼的RNA是否存在著功能一直存在許多爭議。2004年美國哈佛醫學院的研究人員也在酵母基因組的垃圾DNA中,發現了一種名叫SRG1的新基因。與其它基因不同,SRG1並不編碼蛋白質的功能。但當這個基因開啟時,它能透過阻止鄰近基因的轉錄,進而調控臨近基因的表現。而後有數百篇的學術研究,紛紛指出垃圾DNA具有不同程度,或增強或抑制鄰近基因的調控功能。而人類的許多疾病,都與基因的調控息息相關。

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垃圾DNA,阻止乳癌發生的關鍵角色

根據2016年二月份發表於《自然》( Nature Communications)期刊的文章表示,一群來自英國巴斯、劍橋大學和美國研究團隊已經透過最新研究確定,存在在基因間的垃圾DNA,其實能阻止癌細胞的轉變,因而有著抑制癌症發生的功用。主導此研究的Adele Murrell博士指出,人類身體的細胞數量處在一定的平衡狀態,身體會自動生產足夠的細胞來取代死去的細胞,但有時控制這種增長的開關會失控,卡在一直 [開啟]的狀態,這時就可能導致腫瘤,而當腫瘤增生越來越擁擠,改變形狀跑到其他組織或是血液內,可能變成癌症轉移(Metastasis)。

在這項獲得英國癌症研究中心資助的研究中,研究團隊已經確定一條GNG12-AS1的非編碼RNA鏈,能防止生長開關卡住並抑制轉移。這種非編碼RNA常在乳腺癌患者當中發現損壞,因此癌細胞無法得到抑制,造成擴散。研究小組發現,這種非編碼RNA片段通過兩種機制維持細胞的健康:首先通過調節參與細胞複製的DIRAS3水平;第二通過抑制細胞改變形狀和準備轉移的基因網絡。

該研究使用更小的干擾RNAs(Small interfering RNAs 或稱 siRNAs),來阻止正在進行這兩種機制的非編碼RNA,從而導致細胞改變形狀和轉化成遊走細胞。然而,只有第一種方式影響DIRAS3和細胞週期。該小組預計,他們的發現可以用來了解其他的非編碼RNA的功能和發展有治療癌症潛力的基因。
像這樣對非編碼區DNA的研究,能幫助人們全面了解癌症的起因和發展,並將有助於癌症用藥的開發,為癌症治療的未來,指出精確的發展方向。曾經被科學家斥之為「垃圾」的DNA,其實可能扮演著像是開關的或是基因調控的重要角色, 值得科學家更深入瞭解其背後的運作奧秘。

參考文章
http://www.psrast.org/junkdna.htm
http://www.nature.com/ncomms/2016/160202/ncomms10406/full/ncomms10406.html
圖片來源:
http://www.ca2-health.com/aging/2014/11/12/%E4%B9%B3%E7%99%8C%E7%AF%A9%E6%AA%A2

本文授權轉載自:
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