研究揭示人类基因组中的全新高频突变区域

科技日报北京11月25日讯 近日，科学家们在对人类基因组的研究中识别出一片极为特殊且极易发生突变的新区域。这类高突变区正好位于基因的转录起始位置，也就是基因“启动”时的第一站。研究显示，这些位点的DNA变异不仅能遗传给后代，对揭示遗传机制和疾病起因起到了重要推动作用。该项成果由西班牙巴塞罗那基因组调控中心的团队牵头，在知名学术期刊《自然·通讯》上发表。

研究团队发现，在基因的起始点之后第一个100个碱基对，大约比其他区域更容易发生突变，高出了35%的概率。正是这些位置承载着基因从DNA向RNA转化的起始信号，因此它们的功能性堪比蛋白质编码区，是遗传信息调控中的核心。新发现的高突变特点，使这一带成为人类基因组内相当关键的功能区域。

调查结果还显示，这些突变中的一部分是在人类胚胎形成初期的几轮细胞分裂间产生的。这类突变被称为“镶嵌突变”，即它们只存在于部分细胞而并非全部组织，也正因为这种特性，以往难以被发现。例如，父母体内只是某些系统携带这类突变，即使本人并无疾病，也可能通过生殖细胞传给子代。一旦下一代的所有细胞都出现该突变，就有演变为疾病的风险。

团队分析了英国生物库中15万人基因组及7.5万基因的转录起始区域，并参照从11个独立家系收集到的镶嵌突变数据，最终锁定了这一现象。结果发现，不少与癌症、神经发育和肢体畸形相关的基因，在转录开始点处有着异常大量的突变累积。

然而，针对进化过程中流传较久、在人群中常见的遗传变异时，这一区域的突变率又明显降低，提示自然选择对这些有害变异有一定的清除作用。通俗来说，与重要健康特征相关的基因突变更容易被淘汰掉，世代更迭中这类突变逐渐减少甚至消失。

目前，遗传学界通常依靠突变模型来预测基因组不同区域的期望突变数，用以辅助疾病基因的筛查。但研究人员指出，如果模型不了解部分区域是“天然热点”，就容易判断失误。例如，模型预计某一基因区域应仅有10处突变，而实际发现了50处，但新的结果提示这一区域正常情况下突变本来可能就有80处。模型“盲区”导致的误差，正是本次发现的最大意义所在。