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使用旧技术研究环状DNA

2018-12-22 08:50:13 • 来源：

一项具有50年历史的实验室技术正在帮助研究人员更好地理解环状DNA，这是一种鲜为人知且知之甚少的线性版本，通常与生命的基因蓝图有关。在密度梯度离心过程的帮助下，一支由德克萨斯大学达拉斯分校和斯坦福大学医学院的科学家组成的研究小组最近发表了一项研究，该研究首次表征了蠕虫中的所有环状DNA。秀丽隐杆线虫，以及三种人类细胞类型。

使用旧技术研究环状DNA

什么是环状DNA?

构成我们细胞中基因和染色体的DNA分子是绳状链，两端自由，形状像扭曲的梯子或螺旋。这种称为染色体DNA的DNA存在于每个细胞的细胞核中，并含有进行生物学功能所需的遗传指令。

但另一种称为染色体外环状DNA的DNA群体形状像一个圆圈，没有松散的末端，并且独立于线性DNA存在。虽然研究人员开始更好地了解环状DNA如何在人类中发挥作用，但仍有许多未知。该研究最近在线发表在G3：Genes，Genomes and Genetics杂志上，发现不同的细胞变种具有不同的环状DNA。

“有趣的是，不同类型的细胞似乎拥有不同类型的这些圈子，即使在同一个人中也是如此，”主要研究作者，斯坦福大学贝克曼基金会博士研究员Massa Shoura博士说，他获得了UT达拉斯的两位博士学位。“它们并非都是平等的 - 你的皮肤细胞中的圆圈可能与我皮肤中的圆圈不同。”

'Circulome'可以预测疾病

在蠕虫和人体细胞中，研究人员观察到的圆圈是染色体DNA上编码区的拷贝，这些区域含有制造特定蛋白质的基因。虽然研究人员有关于如何创建这种环状DNA的一些线索，但确切的过程并未得到很好的理解。

“我们认为它们具有不同的功能，产生它们的机制不同，但需要更多的研究，”Shoura BS'08，MA'10，PhD'13，PhD'14说。“我们试图找出的一件事是，是否有特定的循环DNA库 - 我们创造的术语'循环' - 特定于各种病症，如癌症。”

例如，Shoura和她的同事们正在调查健康组织中的圆圈组和来自同一个人的结肠癌组织之间是否存在显着差异。如果是这样，环状DNA为癌症提供了潜在的诊断生物标志物。

“为了建立环状DNA作为疾病的生物标志物，我们首先必须有一种方法可靠，干净地将环状DNA从样品中分离出来，净化它，这样我们就知道我们正在研究的只是圆圈，没有其他遗传材料混合在一起，“她说。“那就是我的UT达拉斯训练进来的地方。”

什么是旧的再次新

在2015年加入诺贝尔奖获得者Andrew Fire博士的斯坦福大学实验室之前，Shoura是一名研究生，在斯蒂芬·莱文博士，塞西尔H.和Ida系统生物科学绿色教授的实验室工作。对于Fire和Levene共同撰写的G3发表的研究，该团队将Levene和Shoura的专业知识与称为密度梯度离心的老派实验室技术结合在一起。50年前开发 - 现在，根据Levene，很少使用 - 该方法基于密度分离DNA。

Levene和Shoura都说这种技术围绕着更现代的分析方法。

“因为我是一名研究生，我一直在使用这种DNA分离技术，我仍然认为这是恢复圆形DNA清洁样本的最佳方法，”生物工程教授Levene说，他也是生物系的附属机构。 UT达拉斯的科学和物理学。

在该过程中，DNA与在小试管中含有氯化铯的致密盐溶液以及与线性DNA和环状DNA结合的染料混合。染料与每种DNA类型的结合不同，导致线性DNA的密度低于环状DNA。当样品在超速离心机中以约120,000rpm的速度旋转时，较高密度的环状DNA浓缩在管底部附近的条带中。

研究人员还对其样品进行了更加现代化的纯化方法，以进一步确保圆形DNA样品的清洁。“这项研究清楚地表明，环状DNA是基因组的一部分;它在正常的DNA加工中发挥作用，”Shoura说。“我们研究的越多，我们就会发现人类基因组比我们想象的更具活力。”

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