En ny studie ledd av biologer vid Penn State har avslöjat platserna för mystiska DNA-former i stora apornas genom. Dessa upptäckter kan omforma vår förståelse av genetisk funktion och evolution .
Viktiga punkter:
- Alternativa DNA-strukturer:
- Vissa DNA-sekvenser kan anta strukturer som skiljer sig från den välkända dubbelhelixen. Dessa alternativa konformationer, kända som icke-B-DNA, har kopplats till reglering av cellulära processer och genomevolution. Dessa strukturer har historiskt varit svåra att läsa och sammanställa på grund av deras repetitiva natur .
- Telomer-till-telomer-genomförbättringar:
- Forskarlaget använde nyligen färdigställda telomer-till-telomer (T2T) genomförbättringar för att förutspå platserna för icke-B-DNA-strukturer i stora apornas genom. Dessa förbättringar tillhandahöll kompletta, luckfria sekvenser för människor och andra stora apor, vilket övervann tidigare begränsningar orsakade av högt repetitiva DNA-regioner .
- Utforskning av repetitiva DNA-regioner:
- Traditionella kortläs-DNA-sekvenseringstekniker hade svårigheter med att sammanställa genom från korta segment på grund av de många liknande repeterade sekvenserna. T2T-genomerna övervann detta genom att använda nya långläs-sekvenstekniker, vilket gjorde det möjligt att utforska dessa regioner efter intressanta funktionella element för första gången .
- Olika former av icke-B-DNA:
- Icke-B-DNA kan anta många former, inklusive böjt DNA, hårnålar, G-kvadruplexer (G4s) och Z-DNA, baserat på vissa sekvensmotiv som tenderar att vara repetitiva. Dessa strukturer har implicerats i flera cellulära processer, såsom initiering av DNA-replikation under celldelning, reglering av genuttryck och funktionen av telomerer och centromerer .
- Fördelning av icke-B-DNA-motiv:
- Forskarlaget fann att nya sekvenser i genomerna var rika på icke-B-motiv och att mönstren för icke-B-DNA-fördelning var i stort sett lika över aparterna. Gorillagenomet, känt för att ha en högre andel repetitivt DNA, innehöll också ett högre antal potentiella icke-B-DNA-motiv .
- Potentiell roll i kromosomomläggningar:
- Icke-B-DNA har högre mutationsfrekvenser och kan vara instabila, vilket kan leda till DNA-brytpunkter och möjliggöra kromosomomläggningar. Dessa omläggningar kan vara viktiga för genomevolution och vissa genetiska störningar. Till exempel fann forskarna att Z-DNA-motiv var 97 gånger vanligare i en region associerad med en typ av Downs syndrom .
- Kontextberoende strukturbildning:
- Bildandet av icke-B-DNA-strukturer vid ett givet motiv är sannolikt kontextberoende och kan variera beroende på celltyp, utvecklingsstadium och genomisk kontext, inklusive DNA-modifikationer som metylering. Forskarna hoppas att deras studie ska tjäna som en språngbräda för ytterligare studier av funktionen hos dessa nya strukturella karakteristiker i genomet .
Referenser:
- Smeds, L., Kamali, K., Kejnovská, I., Kejnovský, E., Chiaromonte, F., & Makova, K. D. (2025). Non-canonical DNA in human and other ape telomere-to-telomere genomes. Nucleic Acids Research, 14 april 2025. DOI: 10.1093/nar/gkaf298 .
