重大發現！DNA中的暗物質或會影響機體大腦發育！

基因組中「暗物質」片段產生的謎題已經困擾了科學家們10幾年時間，這段長而彎曲的DNA鏈並沒有明顯的功能，而如今研究人員揭開了這一謎題；這個難題主要集中在一些不編碼蛋白質的DNA序列上，然而這些序列在很多種動物機體中是相同的，通過剔除一些超保守成分（Ultraconserved Elements）元件，研究人員發現，這些序列或許能夠通過對編碼蛋白的基因表達進行微調來指導大腦的發育。

這項研究刊登在了1月18日的Cell雜誌上，相關研究或能幫助研究人員更好地理解諸如阿爾茲海默病等神經變性疾病的發病機制，同時研究人員還證實了推測所有超保守元件對機體生命重要性的假設，當然了，儘管目前科學家們對於這些超保守元件的功能知之甚少。

早在2004年，來自斯坦福大學的基因學家Gill Bejerano教授就已經對這些超保守元件進行了描述，他表示，人們常常告訴我們，應該等到他們知道我們在做什麼的時候我們或許才能發表相應的研究成果，如今我們花費了14年才將這一課題搞清楚。

當什麼都沒有發生時

當Bejerano和其同事最初將人類基因組同小鼠、大鼠及雞的基因組進行比較時就注意到了超保守元件的存在，同時他們在各物種中發現有481條DNA鏈都非常相似，這讓研究者們感覺非常驚訝，因為DNA突變會代代相傳，而這些動物的譜系已經獨立進化了2億年了。

編碼蛋白質的基因更趨向於攜帶少量的突變，因為這些改變干擾相應蛋白的話，動物在繁殖之前就會死亡，而突變的基因也不會遺傳給後代，基於這一邏輯，有些基因組學家就推測，在超保守元件中自然選擇似乎也會同樣淘汰一些突變，儘管這些序列並不編碼蛋白質產生，但其功能對機體如此重要以至於其無法忍受「不完美」現象的出現。

2007年這一假設遇到了一定障礙，當美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員報道對小鼠機體中的4個超保守元件進行剔除後，他們發現，動物看起來沒有任何變化，而且還能夠正常繁殖，這種現象讓他們很震驚，研究者Diane Dickel認為，這些小鼠應該死亡，但實際上研究結果並不是他們想像中那樣。

繼續深究

隨後研究人員Dickel及其同事利用基因編輯工具CRISPR-Cas9進行研究，重新審視了上述問題。在小鼠機體中他們以單獨或各種組合方式剔除了四個超保守元件，而這些超保守元件所處的DNA區域包含有對大腦發育非常重要的基因，研究結果表明，剔除了超保守元件的小鼠表現良好，但當研究人員解剖這些嚙齒類動物（小鼠）大腦後他們就發現了異常。

缺少特定序列的小鼠大腦中參與阿爾茲海默病進展的異常大腦細胞數量非常低，而超保守元件被剔除的小鼠則表現出了參與記憶形成和癲癇症發生的部分前腦會發生異常表現，研究者Dickel說道，正常情況下小鼠的前腦結構看起來像一個刀片樣的結構，而在這些突變小鼠中其「刀片」結構卻發生了彎曲。

研究者指出，由此產生的認知缺陷或許也會危及野生小鼠，因此，這些超保守區域所發生的突變並不會通過小鼠群體來傳播，因為相比未受影響的小鼠而言，受影響的小鼠或許在繁殖方面不會那麼成功。後期研究人員還需要深入研究來闡明諸如阿爾茲海默病、痴呆症、癲癇症或其它神經變性疾病患者是否機體中這些被忽視的非編碼區域也存在相應的突變。儘管很多超保守元件的功能目前研究人員並不清楚，但研究者Bejerano相信，通過後期研究他們也將會證明這些超保守元件對機體是不可或缺的，如今研究人員依然對某些序列的保守水平（可以高達100%）表示非常困惑，因為生物學領域常常會容忍一些微小的變化，而其中所涉及的很多小秘密還需要後期研究才能夠揭開。

參考資料：【1】Ultraconserved Enhancers Are Required for Normal Development

Cell doi：10.1016/j.cell.2017.12.017

【2】Ultraconserved elements in the human genome.Science https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15131266？dopt=Abstract

【3】Deletion of ultraconserved elements yields viable mice.PLoS Biol https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17803355？dopt=Abstract

【4】 『Dark matter』 DNA influences brain development

Cell：細胞治療領域觀察者

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