原来健康组织中也有这么多环状DNA

传统的观念认为，人类基因组通常形成稳定的染色体，只有肿瘤细胞才拥有染色体外环状DNA（eccDNA）。然而，哥本哈根大学的研究人员发现，这种环状DNA也存在于正常组织中，有些甚至还拥有一个或多个可表达的基因。

　　

生物通报道 传统观念认为，人类基因组通常形成稳定的染色体，只有肿瘤细胞才拥有染色体外环状DNA（eccDNA）。然而，哥本哈根大学的研究人员发现，这种环状DNA也存在于正常组织中，有些甚至还拥有一个或多个可表达的基因。这项成果近日发表在《Nature Communications》上。

哥本哈根大学生物系的Birgitte Regenberg及其同事从16名男子中采集了骨骼肌样本和血液样本。在这些男子中，一半是定期锻炼的，而另一半是久坐不动的。研究人员指出，两个组有着不同的预期寿命以及不同的氧化应激水平，这会影响DNA损伤水平。

利用改进的Circle-Seq方法，他们先从样本中提取出DNA，然后去除线性DNA，开展滚环扩增。接着，他们利用Illumina HiSeq 2000系统开展测序，并将双端序列映射到人类基因组上。

通过这种方法，研究人员大约鉴定出10万个不同的eccDNA，并按其覆盖度排列。从肌肉中检测到的eccDNA中，43,960个是高度可信的。在白细胞中，6,253个eccDNA是高度可信的。他们发现，运动组和静坐组之间的eccDNA并没有差异。

研究人员还发现，这些eccDNA的大小相差甚远，最小的只有0.05 kb，最大的达到57.8 kb，不过99%都小于25 kb。尽管如此，大约有1,000多个eccDNA来源于间隔超过25 kb的染色体断裂点，因为人类基因的平均大小为27 kb，故研究人员推测它们含有完整基因或部分基因。

尽管eccDNA是从所有染色体中产生的，但研究人员发现超过一半来自基因或假基因区域。例如，130个eccDNA映射到0.3 Mb的titin基因（TTN）。他们随后用PCR和Sanger测序进行了确认。研究人员指出，TTN是转录最多的基因之一，特别是在肌肉中，它对静息状态的肌肉可塑性有贡献。

Regenberg和同事还分析了肌肉组织的mRNA样本，发现一些eccDNA被转录。他们特别报道了来自TTN的断裂转录序列，以及来自与亨廷顿病相关的HIP1基因的序列。这表明一些eccDNA存在于细胞核中，没有被隔离在不被转录的部分。

研究人员进一步指出，eccDNA可能通过其表达而影响表型变化。“体细胞基因组富含染色体来源的eccDNA，这些eccDNA是活跃转录的，可能通过全长或截短基因的表达促进表型的变化，”作者写道。（生物通 薄荷）

原文检索

Circular DNA elements of chromosomal origin are common in healthy human somatic tissue

Nature Communicationsvolume 9, Article number: 1069 (2018)
doi:10.1038/s41467-018-03369-8