超突變是一種不尋常的現象,它能同時導致許多鄰近的突變,嚴重損害我們的遺傳物質,並可能導致癌症。最為人所知的局部超突變類型,稱為突變的陣雨或雷雨,是相當罕見的,它會導致許多突變在一個小區域內積累,例如單個基因。
研究人員在巴塞羅納的實驗室裡發現了數以百計的突變,這種突變是由研究人員在巴塞羅納的實驗室裡發現的,稱為超基因組突變的基因突變。這種突變分布廣泛,但積累在基因組中最重要的區域,即基因所在的區域(即所謂的常染色質)。這些突變四處傳播的事實解釋了為什麼它們至今沒有被發現。
令人驚訝的是,科學家們還發現新發現的高突變類型與正常的DNA修復過程有關。當細胞感覺到DNA不匹配時,它們會進行DNA修復反應,以保存遺傳信息。值得注意的是,這種反應可以與APOBEC酶結合在一起,這種酶通常被人類細胞用來抵禦病毒,在抗擊肝炎和HIV方面發揮著重要作用。基因組數據科學實驗室的工作表明,在某些情況下,當APOBEC酶和DNA修復過程同時活躍時,APOBEC劫持了DNA修復,產生了突變霧。
「我們認為這種由APOBEC驅動的突變霧具有與眾所周知的強致癌物(如菸草煙霧或紫外線輻射)相匹配甚至超過的誘變潛力,」Fran Supek解釋道。其他研究小組最近的研究表明,這一過程在晚期轉移性癌症中似乎更為活躍:它幫助癌症進化,使其能夠抵抗藥物和輻射。」這一發現使APOBEC成為治療癌症的一個有吸引力的靶點,消除了它進化和變得更具攻擊性的能力。
一些肺癌和乳腺癌中一半突變的起源
通過對包括肺癌、乳腺癌和黑色素瘤等在內的6000多個人類癌症基因組的徹底分析,發現突變霧是一種常見現象。」該研究的第一作者、基因組數據實驗室的博士生davidmasponte說:「在某些肺癌或乳腺癌中,超過一半的APOBEC突變是由我們發現的超突變機制產生的。」。
某些類型的癌症,如宮頸癌或某些頭頸部癌,都是由病毒引起的。然而,這項研究發現,這種APOBEC系統引起的突變不僅存在於這些腫瘤中,而且也存在於目前已知與病毒無關的癌症中。進一步的工作應該弄清楚是什麼觸發了APOBEC系統。」更好地理解APOBEC可能會對癌症治療產生廣泛的影響,」masponte補充道。
HyperClust方法
Mas-Ponte和Supek設計了一種稱為HyperClust的統計方法,可以快速分析大量的人類基因組數據,找出能夠導致同時突變的異常突變過程,比如這些突變霧的案例。本文描述了這種統計方法,這篇文章已經發表在Nature Genetics上,也可以作為Github存儲庫中的開源軟體使用。