[ 返回 EurekAlert! 中文 ] 公开发布日期: 2009年08月28日
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联系人: Don Powell
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Wellcome Trust Sanger Institute

我们都是突变人

通过直接测序测量人类突变率

由16位科学家组成的一个国际研究组今天报告了对于人类DNA单个字母的一般突变率的首次直接测量。这个研究组对来自分离了13个世代的两位男性的Y染色体上的同一段DNA——大约10,000,000个字母或者说核苷酸——进行了测序。他们在所有这些核苷酸中只发现了4个突变。

1935年,现代遗传学的创立者之一J. B. S. Haldane研究了伦敦血友病男性,并估计了受影响基因的1/50000突变发生率导致了血友病——这相当于基因组中的大约2500万分之一的核苷酸突变率。其他人测量了其他一些特定基因的特变率,或者比较了来自人类和黑猩猩的DNA从而对更直接地以DNA核苷酸表述的突变率进行了一般估计。

引人注目的是,发表在今天出版的《当代生物学》杂志上的这项新研究显示,这些早期的估计很准确——在总体上,我们全都在我们的DNA中携带了100-200个新突变。这相当于每1500万到3000万个核苷酸中有一个突变。幸运的是,这些突变大多数是无害的,而且对于我们的健康或外貌没有明显的影响。

“我们得到的数据量在仅仅几年前还是不可想象的,”该项目的领导者之一、威康信托基金会桑格研究所的Yali Xue博士说。“但是发现这么少的突变数量比在皇帝的米仓中发现一粒蚂蚁卵更困难。”

该研究组的成员Qiuju Wang从中国招募了在同一个村庄生活了数个世纪的一个家族。该研究组研究了拥有生活在200年前的共同祖先的两个男性系远亲——他们分离了13个世代。

为了估计突变率,这组科学家检查了Y染色体的一个区域。除了极少突变,Y染色体的独特之处在于它从父亲传给儿子而没有发生变化;因此突变历经多个世代积累缓慢。

尽管分离了许多世代,这组科学家在被检查的DNA字母中只发现了12个不同点。这两个Y染色体的被检查的10,149,085个字母中仍然有10,149,073 个是相同的。在这12个不同之中,8个来自该研究使用的细胞系,只有4个突变是通过这些世代真正自然产生的突变。

我们长久以来已经知道我们每个人都会偶尔发生突变,但是一直需要猜测究竟突变率是多少。如今,由于阅读DNA的技术的进步,这一新研究成为了可能。

理解突变率是人类进化和医学研究的许多问题的关键:突变是我们所有的遗传变异的终极来源,而且为测量进化的时间尺度提供了一个分子钟。突变也直接导致了诸如癌症等疾病。更好地测量突变率,我们就可能改善对于进化钟的校准,或者检验减少突变的手段等等。

即便使用最新的DNA测序技术,这组科学家也不得不设计了一种特殊的策略从而搜寻极为稀少的突变。他们使用了下一代测序技术确定了两个Y染色体上的字母顺序,然后把它们和Y染色体参考序列进行了比较。

在发现了23个候选SNPs(DNA的单个字母变化)之后,他们扩增了含有这些候选的区域,并利用标准的桑格方法检查了这些序列。一共证实了4个自然产生的突变。了解了这一突变数量、他们搜寻的区域的长度以及这些个体分离的世代数量,他们就可以计算出突变率。

“这4个突变让我们拥有了曾经预料到的准确的突变率——每世代3000万个核苷酸中有1个突变,”该研究的协调人,威康信托基金会桑格研究所的Chris Tyler-Smith说。“这令人感到安慰,因为我们使用的方法——利用了下一代测序技术——此前未经这类研究的检验。新的突变造成了一大批遗传病。可靠地测量DNA突变率的能力意味着我们可以开始询问突变率如何在基因组的不同区域变化,或许还可以询问突变率如何在不同人之间变化。”

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编辑提示

出版物细节

Xue Y et al. (2009) Human Y chromosome base substitution mutation rate measured by direct sequencing in a deep-rooting pedigree. Current Biology.

资助
该研究受到了NSFC、皇家学会以及威康信托基金会的联合项目的支持。

参与中心

威康信托基金会桑格研究所成立于1992年,它主要从威康信托基金会获得资助。该研究所负责完成了人类基因组大约1/3的测序,以及模式生物和其他90个病原体基因组的测序。2006年10月,威康信托基金会提供了新的资金用于利用现有的大量基因组数据回答关于健康和疾病的重要问题。 http://www.sanger.ac.uk

威康信托基金会是英国最大的慈善组织。它在英国和国际上资助创新的生物医学研究,每年用超过6亿英镑支持拥有最佳概念的最聪明的科学家。威康信托基金会支持关于生物医学研究及其对健康和福利的影响的公共辩论。http://www.wellcome.ac.uk



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