Science：染色质结构如何调节DNA突变

中山大学贺雄雷发Science文章

　　

生物通报道：来自中山大学的最新消息，由中山大学生命科学学院教授贺雄雷领衔的团队发表了题为“Nucleosomes Suppress Spontaneous Mutations Base-Specifically in Eukaryotes”的文章，发现真核生物细胞中核小体结构可以抑制胞嘧啶C的水解脱氨，从而降低胞嘧啶C到胸腺嘧啶T的突变，解析了染色质结构调节DNA突变的关键机制。相关成果公布在Science杂志上，这也是中山大学首次以第一单位在这一顶级期刊上发表论文。

文章的通讯作者贺雄雷教授早年毕业于中山大学，后赴美于密歇根大学获得博士学位，2007年通过中山大学“****”引进回校，被聘为教授。回国期间发表了多篇重要的研究论文。

据报道，人类的遗传物质DNA中的C碱基很容易突变成为类似物碱基U，并引起一系列连锁反应，从而引起人类遗传物质的变异。据统计，1/4的人类遗传疾病是由上述突变引起。因此关于这类突变在细胞内是否或如何被调节是一个极具价值的问题。

在这篇文章中，研究人员发现真核生物细胞中核小体结构可以抑制胞嘧啶C的水解脱氨，从而降低胞嘧啶C到胸腺嘧啶T的突变。该重大发现揭示了染色质结构对遗传核心事件——DNA突变的调节机制，对于肿瘤发生机理的研究以及防治提供了珍贵的参考价值，并对理解核生物基因组结构及生物进化具有重要指导作用。

贺雄雷教授研究组此前还在Nature Genetics上发表学术论文，利用基于第二代基因测序技术的RNA-Seq数据，发现相对于传统的基因芯片技术，RNA-Seq技术能更好的捕捉不同基因间的表达差异；同时，RNA-Seq数据表明哺乳动物中单条X染色体的总体表达量约为两条常染色体总表达量的一半，而不是之前认为的与两条常染色体的总表达量相当，由此否定了著名的关于性染色体演化的Ohno假说，并对性染色体相关的剂量补偿提出了新的问题。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Nucleosomes Suppress Spontaneous Mutations Base-Specifically in Eukaryotes

It is unknown how the composition and structure of DNA within the cell affect spontaneous mutations. Theory suggests that in eukaryotic genomes, nucleosomal DNA undergoes fewer C→T mutations because of suppressed cytosine hydrolytic deamination relative to nucleosome-depleted DNA. Comparative genomic analyses and a mutation accumulation experiment showed that nucleosome occupancy nearly eliminated cytosine deamination, resulting in an ~50% decrease of the C→T mutation rate in nucleosomal DNA. Furthermore, the rates of G→T and A→T mutations were also about twofold suppressed by nucleosomes. On the basis of these results, we conclude that nucleosome-dependent mutation spectra affect eukaryotic genome structure and evolution and may have implications for understanding the origin of mutations in cancers and in induced pluripotent stem cells.