科学家揭示人类基因组中新型突变高发区域

科技日报北京11月25日讯 近期，科学家们在对人类基因组的研究中，意外发现了一类极易突变的全新区域，这些区域正好位于基因的“起跑线”——转录起始位点。遗传学者指出，这些DNA片段一旦变异，不仅能遗传给后代，还可能对疾病的发生提供新线索。该项成果由西班牙巴塞罗那基因组调控中心完成，相关论文已经刊登在最新一期的《自然·通讯》杂志上。

研究团队注意到，在基因启动区之后的前100个碱基对，发生突变的概率比普通区域高出约35%。这些片段被认为是细胞将DNA转录为RNA过程的第一步，与蛋白质编码区一样关键，是基因组最具功能性的区域之一。作者们强调，这些片段由于结构和位置的特殊性，成为了整个人类DNA中极为敏感的突变热点。

通过深入研究，科学家发现，大量突变其实出现在受精卵形成后的早期细胞分裂阶段，被称作“镶嵌”突变，也就是突变只存在于个体的部分细胞中。这也是这些区域为何长期未被检测到的原因之一。虽然父母可能没有外在症状，因为突变未覆盖全部细胞或器官，但这种变异却有机会在受精时通过卵子或精子遗传给下一代，如果新生命体内所有细胞都带有该突变，就可能引发疾病。

该研究分析了英国生物样本库中多达15万份完整基因组数据，结合了7.5万个基因转录起始点，此外还对11组家族遗传性“镶嵌”突变现象做了比对，确认了突变的高发区域。研究还显示，涉及癌症、神经系统及肢体发育等疾病的基因启动区，尤为容易发生变异，成为突变密集地。

而当团队考察那些历史久远、流传较广的基因变异时，发现这些高频突变区域的变异逐渐减少，这暗示着自然选择在发挥作用。也就是说，涉及重要功能的基因启动区一旦突变，影响较大的往往不容易代代相传，经过筛选慢慢会从群体基因库中被淘汰。

目前，遗传学领域常用突变模型来预测特定基因区段应有的突变数量，从而帮助医生筛查病变来源和诊断风险。然而，如果模型忽视了自然存在的“突变高地”，判断就会失准。例如，模型也许会推断某区域有10个突变属于异常，但实际情况可能是观测到50个，而科学基线其实应为80个，所以过去模型存在的盲区，正是该项工作改进和突破的重点。