科学家识别出人类基因组里的全新高频变异区域

科技日报北京11月25日电 近日，科学家们揭示了人类基因组中一种极易发生突变的新型区域，这些区域正处于基因的起始部位，即转录起始位点。研究表明，这部分DNA片段的变化能够遗传给后代，对于深入理解遗传机制和相关疾病的发生具有深远意义。该研究由西班牙巴塞罗那基因组调控中心牵头，最新成果发表在《自然·通讯》杂志。

研究人员发现，在基因的起始点后面紧接的100个碱基区域，突变发生的概率比一般区域高出35%。这些序列正是细胞启动将DNA编码转化为RNA信息的地方，因而在基因组中具有极为关键的地位，与蛋白质编码区同等重要。这也意味着这些序列比以往认为的更容易发生变化，是人类基因组功能至关重要的一块。

结果显示，大量这种突变会在受精后前几轮细胞分裂期间出现，这类突变属于“镶嵌突变”，即它们不会在所有细胞出现，而只存在于身体的部分细胞中。这也解释了为何长期以来这些突变很难被发现。父母即使携带了这样的遗传变化，也可能没有任何症状，因为某个组织或细胞出现变异并不一定影响整个机体，但通过生殖细胞，这些突变依然有机会遗传给下一代。一旦子代全部细胞携带该变异，就有可能引发相关疾病。

科研团队对英国生物库中15万个全基因组，以及7.5万个转录起始点序列进行了系统分析，并结合11个独立家族关于镶嵌突变的数据进行比对，从而揭示了这一突变热点的分布模式。进一步分析发现，许多关键基因的起始点变异频发，特别是与癌症、脑部功能异常及四肢发育缺陷相关的基因更易受到影响。

同时，研究人员注意到，那些在人群中遗传时间更长、出现频率更高的变异，这些特殊突变现象逐渐减少，这说明自然选择正在排除有害的基因变化。也就是说，与癌症或脑功能有关的某些基因起始点一旦出现突变，更难随着世代传递下去，这些突变往往会在家族中逐渐消失。

目前，遗传领域普遍采用的突变模型，通常会根据基因组不同区域的“正常”突变基线，来评估哪些变异值得关注。但是，若模型并未考虑到基因组某些区域天然的高突变率，判断结果就可能出现误差。例如，模型预期某处区域正常应有10处突变，而实际观测到50处变异，但正确的比较基线也许应该是80处。此次研究就为认识这种自然突变热点带来了重要突破。