2019年7月12日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌BMC Cancer上的研究報告中，來自俄羅斯高等經濟研究大學的科學家們通過研究利用機器學習技術鑑別出了兩種最常見的DNA結構：莖環結構（stem-loops）和四重結構（quadruplexes），這兩種結構會引發導致癌症發生的基因組突變。
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早在2000年時，研究人員就開發出了新一代的測序技術（NGS）來獲取DNA和RNA的核苷酸序列並進行研究，該技術能幫助研究者同時讀取數百萬個基因組區域（利用早期的測序技術也可以實現），如今科學家們能夠將人類基因組（遺傳信息）記錄在一個大約3.2Gb的文本文件中。
研究者Maria Poptsova指出，癌症是一種基因組疾病，當我們對腫瘤組織中的基因組進行測序時，我們就能夠看到一系列不同的突變，這些突變有可能是點突變，也有可能是大規模的突變；比如，點突變會表現為單一核苷酸的消失或被另外一個核苷酸所替代；而大規模的突變則主要表現在部分基因組（從幾個到幾百萬個核苷酸不等）被剔除、逆轉、複製或插入到不同的基因組區域，由於這些重排，基因組斷點（genome breakpoints）就會出現。
文章中，研究者就利用機器學習的技術調查了上述兩種DNA二級結構對基因組斷點的影響效應，研究者發現，在10種癌症類型超過2000個基因組中會出現大約50萬個基因組斷點，隨後研究者開始尋找這些基因組熱點區域，其被認為是頻繁和反覆重新排列的區域，換句話說，也就是風險區域。研究者表示，似乎莖環結構模型能夠較好地解釋血液、大腦、肝臟和前列腺癌的斷點熱點特性，而四重結構則能夠較好地解釋骨骼、乳腺、卵巢、胰腺和皮膚癌的熱點特性。
斷點的出現或許並不能通過DNA的二級結構所產生的影響來進行唯一解釋，但其所佔的比例至少為20%-30%，研究者認為，DNA的莖環結構和四重結構對斷點進化的影響或許依賴於組織的類型，而後者則能通過表觀遺傳學因素所確定。研究者Maria Poptsova說道，目前基因組上有多種生物標誌物能夠有效區分不同類型的組織，我們正在研究DNA二級結構和表觀遺傳學標誌物之間的關聯，如今有研究人員已經觀察到了DNA二級結構和表觀遺傳學標記對點突變的影響，因此本文中研究人員重點分析了斷點的熱點區域，同時首次研究確定了上述兩種DNA二級結構所產生的影響。
最後研究者表示，未來DNA的四重結構或能用作開發新型療法的潛在靶點，如果藥物治療能夠使其更加穩定的話，端粒酶或許就無法在癌細胞中發揮作用，這樣癌細胞就會變得非常脆弱了。（生物谷Bioon.com）
原始出處：
Kseniia Cheloshkina,Maria Poptsova. Tissue-specific impact of stem-loops and quadruplexes on cancer breakpoints formation, BMC Cancer,2019,19:434, doi:10.1186/s12885-019-5653-x