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尽管几年前失去了DNA修复基因但酵母种类仍在蓬勃发展

为什么DNA修复很重要?当DNA聚合酶在DNA复制过程中或暴露于环境因子(如辐射和诱变化学物质)后偶然引入突变时,基因组可能会被改变。

如果没有修正过多的DNA变化,细胞会积累很多突变,使它们不再正常运作。此外,如果在生殖细胞中积累了太多突变,后代就会变得不可行并且无法正常形成。因此,DNA突变的修复在生物体发挥作用所需的所有细胞中都是必不可少的。

一旦科学家观察到致癌物质或致癌物质改变了DNA序列并因此具有致突变性,DNA损伤/修复与癌症发展(致癌作用)之间的关系就变得清晰了。

在肿瘤中看到的所有致癌作用都是由它们对DNA造成的损害以及DNA修复酶试图修复这些变化时引入的复制错误引起的。

细胞配备了高效的机制,使他们能够纠正DNA复制错误。大多数生物都配备了大量基因,专门用于修复DNA突变,这有助于控制细胞分裂,降低突变率并防止癌症。

'酵母最少'

人们普遍认为,这种高度保守的机制对生命至关重要。然而,由Jacob Steenwyk(范德比尔特大学)领导的一个研究小组发现,来自Hanseniaspora属的酵母已经失去了许多通常可以帮助其他生物免于癌症的保护性基因。

有趣的是,通常在葡萄和葡萄中发现的酵母必须丢失大量与细胞周期和DNA修复相关的基因,而不会产生任何不良影响。

正如杂志近日报道PLOS生物学,Steenwyk和团队分析了25 25的基因组汉逊萌芽酵母菌种,发现有两个谱系已经失去了数百个基因。损失包括数十个基因,这些基因有助于调节细胞周期并进行DNA修复以保持基因组的完整性。

一个谱系比另一个谱系发展得更快,虽然它们都失去了数百个基因,但进化得更快的基因却失去了更多。据作者说,这导致它经历了一系列加速进化,导致突变负荷增加。

从基因组学的角度来看,Hanseniaspora似乎是最少的酵母。它们具有非常小的基因组,并且是谱系中任何物种的最小数量的基因。许多基因的这些巨大损失反映在这些酵母的生物学中。“

Jacob Steenwyk,首席研究员

基因的丧失尤其令人惊讶,因为它们在所有生物体中如此广泛地保存,并且因为这些基因在人类中的突变显着增加了导致癌症发展的突变率。

“由于它们在确保基因组完整性方面的重要性,大多数基因组维持相关过程被认为是进化上古老和广泛保守的,”作者解释说。“删除许多与DNA维持相关的基因会导致突变率和基因组不稳定性的急剧增加。”

'基因组疤痕'但没有重大不良反应

在评论基因组突变的速度时,共同研究作者Antonis Rokas表示,突变率是前所未有的,细胞分裂看起来非常快,而且有些不稳定 - “可以说是一种质量超过质量的方法”。

这些酵母基因组中基因的丧失和由此产生的变化,意味着它们带有“基因组疤痕”,既受到氧化应激等天然诱变剂和紫外线辐射等外部诱变剂的影响。

来自澳大利亚墨尔本圣文森特医学研究所的Wayne Crismani表示,尽管没有保护性遗传物质,但这一发现揭示了生物体能够存活的程度。

这些酵母种类已经失去了大量一些最基本重要的基因类型,这些基因通常被用来保持生物体DNA的完整性,以便生存和繁殖。

来自澳大利亚弗林德斯大学的西蒙康恩说,在人类中,这些基因中只有一个基因的丢失可能是癌症的标志,癌基因中一些最常见的突变参与DNA修复和细胞周期检查点途径。

这些突变可以引发更多的额外突变和快速肿瘤生长,使癌症在体内存活并对化疗药物产生抗药性,他补充说:“这种酵母中的生长和突变谱之间的相似性,尽管已有数百万年的历史人类癌症的发病率很高。“

康恩说,这一发现有朝一日可能有助于开发针对DNA修复的新疗法,Crismani认为它们可能有助于提高用于烘焙和酿造的酵母的遗传多样性率。

然而,最重要的发现是由于失去保护性基因,汉森孢菌属没有遭受任何不利影响。该团队表示,尽管缺乏高度保守的基因,该属仍然继续多样化和繁荣,并且它可以提供一种新的系统来研究没有它们的细胞生命。

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