探索DNA修復的秘密 天津大學在酵母群體基因組學分析方面取得新進展

2020-11-27 天津大學新聞網

　　本站訊（記者趙暉）DNA雙鏈斷裂將會導致染色體斷裂和細胞死亡，而修復不當則可能引起基因突變、插入、缺失、易位甚至染色體結構或數量異常以及基因組穩定性失控等一系列問題。為此，細胞演化出了多種DNA修復系統，其中同源重組以同源序列為模板，可準確無誤地修復DNA雙鏈斷裂。究竟哪些生物學功能或通路相關的序列高度依賴於同源重組修復？目前人們對於這一問題的認知還非常有限。天津大學最近在這方面有了突破。

　　基於群體基因組學的重組分析，天津大學理學院教授、天津大學生物信息中心高峰教授課題組發現存在重組DNA雙鏈斷裂的基因顯著出現在特定疾病和適應性相關的生物學通路中，表明同源重組在疾病與環境適應性相關的DNA雙鏈斷裂修復中發揮了極為重要的作用。該研究從一個全新的角度揭示了真核生物同源重組修復的生物學意義，由於酵母和人類在眾多生物學機制方面高度保守，所以還有助於針對特定人類疾病開發新的治療策略。展望未來，這一發現也許對治療阿茲海默症、帕金森症等神經系統疾病和非酒精性脂肪肝病等代謝性疾病以及藥物代謝等方面有著廣泛應用前景。

　　另外，高峰教授課題組此前還對廣泛分布於世界各地近百個釀酒酵母菌株的基因組進行了生物信息學分析，檢測出釀酒酵母基因組種內超級保守序列。通過對超級保守序列進行功能分析發現，這些序列除了參與釀酒酵母基本的生物學功能以外，還參與了細胞的酸分泌、營養感受以及轉運等方面的生物學途徑。這表明在長期的進化過程中，釀酒酵母通過超級保守的分子機制，維持著其強的酸脅迫適應能力和優異的營養感受與轉運能力。

　　以上研究成果均發表在生物信息學領域頂尖雜誌《生物信息學》上。理學院博士生楊志凱是這兩篇論文的第一作者，高峰教授為通訊作者。在酵母基因組研究方面，高峰教授作為系統生物工程教育部重點實驗室、天津化學化工協同創新中心「合成生物技術研究平臺」以及「合成生物學與生物加工過程」國家自然科學基金創新群體骨幹成員，還參與了釀酒酵母基因組合成計劃，作為共同作者在Science雜誌聯合發表了酵母基因組10號染色體的合成工作。

　　高峰教授主要從事微生物基因組生物信息學與合成生物學研究，已在Science等刊物發表論文50餘篇。其中，在Nucleic acids research、PNAS和Bioinformatics（5篇）等國際知名學術刊物上發表第一（通訊）作者SCI論文36篇，獲Science、Nature和Nature Biotechnology等雜誌引用。目前擔任F1000Prime專家成員(F1000Prime: Faculty Member)，Frontiers in Microbiology和Frontiers in Genetics 雜誌副主編，Briefings in Bioinformatics、Genomics Proteomics & Bioinformatics和Scientific Reports等SCI刊物編委，中國細胞生物學學會功能基因組信息學與系統生物學分會理事和中國遺傳學會生物大數據專業委員會委員等，還曾擔任教育部科技獎勵、教育部學位與研究生教育發展中心第四輪學科評估通訊評審專家以及國家重點研發計劃生物安全重點專項預算終評專家等。

酵母基因組重組事件網絡關係圖

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