Science：“跳跃基因”重组癌基因组

huangli89327

研究人员发现了一个能够重组癌症基因组，导入数百个突变的新机制。作为肺癌和大肠癌的共有特征，以往因错误识别而遭到忽视的这一机制，提出了一些有关环境因素对肿瘤演化影响的问题。这项研究发表在8月1日的《科学》（Science）杂志上。

17%的人类基因组都是由称作为LINE-1元件的“寄生”重复DNA片段构成，有时候这些LINE-1会自我复制并移动到基因组中新的位点。较为少见的是，它们会异常地捡起一块邻近的非LINE-1 DNA，将它复制到新的位点：这一过程被称之为LINE-1转导。

论文资深作者、维尔康姆基金会桑格研究所(Wellcome Trust Sanger Institute) 的Peter Campbell 博士说：“四分之一的引起癌症突变的LINE-1事件都是由于转导所致，其对突变景观做出了重大的贡献，而以往却并未证实这一点。在这项研究之前，由于错误的解读，这类改变大多遭到忽略；现在我们了解了这一过程，这非常的重要。”

通过检测来自12种不同癌症类型的290个肿瘤样本，该研究小组发现了LINE-1元件唯独在肿瘤中被动员的3，000个位点。在24%的位点中，LINE-1将一些非重复DNA小片段转导到了基因组的其他位点，有时候动员了外显子，甚至整个基因。研究人员认为，这有可能是由于一些环境因素导致的甲基化水平发生改变所引起。

研究人员开发出了一种算法来搜索癌症样本基因组，鉴别出了一些移动LINE-1元件的起始位点和随后的位置。引人注目的是，从人类基因组的500，000个LINE-1元件中，该研究只鉴别出72个LINE-1元件在癌症基因组中复制了自身。有两个LINE-1元件导致了该研究中鉴别的三分之一的转导事件。研究人员还在一个肿瘤中随时间分析了LINE-1元件的活性。他们发现一些不同的元件在不同的位点活化和失活。

论文第一作者、桑格研究所Jose Tubio 博士说：“发现如此少的LINE-1元件在这些肿瘤中活化，让我们感到非常惊讶，于是我们看了看能否为这一特殊的活性找到一种分子解释。我们发现LINE-1的甲基化对开关这些元件起至关重要的作用。”

要解答该研究提出的一些问题，例如LINE-1事件破坏个别基因的功能后果，以及这些事件有可能对癌症形成造成的影响，还需要更大的数据集。研究人员将把他们的方法应用于泛癌计划（Pan-Cancer Initiative）收集的2000个样本。

Campbell说：“我们相信大多数的LINE-1事件有可能是乘客突变，而非癌症演化的驱动力。为了了解这些事件对于基因以及癌症进展的功能影响，我们还需要以更大的规模，针对数千个癌症基因组，结合其他的突变过程和转录数据来调查癌症移动元件的分布状况。