- 科技報導
文章專區
2018-02-01美國研究團隊發現暗物質DNA會影響大腦發育
434 期
Author 作者
編輯部
【本刊訊】毫無功能性可言的基因難題──暗物質DNA（dark matters DNA）已困擾科學界甚久，此物質的DNA序列無法將蛋白質進行編碼，卻仍廣泛存於動物體內。透過移除這種超保守元素（ultraconserved elements, UCEs），美國科學家發現其序列會微微調整蛋白編碼基因的表達，並引領大腦發展路線，其研究結果於新一期Cell期刊刊出，有望協助學者了解阿茲海默症等神經疾患，並驗證超保守元素對生命重要性。
貝傑拉諾（Gill Bejerano）與他的團隊在比較人類與老鼠、老鼠與雞的基因組時，首先注意到超保守元素，並發現跨物種間有481條極其相似的DNA。令人訝異的是，DNA本來會隨世代而有所突變，但這些動物的譜系卻獨立演化逾2億年。基因在對蛋白質編碼時，傾向相對較少的突變，這是因為假使改變的發生影響相對應的蛋白質，動物可能會在複製程序之前死亡，而突變基因也無法傳給下一代。
透過這樣的邏輯推演，某些基因學家推測自然選擇可能未把保守區的突變納入考量，即使這個序列並會對蛋白進行編碼、科學家們仍相信這些基因仍無法「容忍」不完美的狀態。然而這樣的假說在2007年被打破，因其他研究將老鼠的4條超保守元素剔除後，卻發現老鼠仍能正常地進行複製。
後來，狄凱爾（Diane E. Dickel）與研究團隊利用基因編輯工具CRISPR-Cas9來重新審視這個問題。他們在位於大腦發育中重要基因的DNA區域內，一樣剔除或加入老鼠的4條超保守元素，這次老鼠看起來仍沒什麼問題，然在對老鼠大腦進行切片時發現異常。缺乏某些超保守序列的老鼠，其大腦細胞異常地少，就好像阿茲海默的病程一般；而擁有其他超保守序列的老鼠，在掌管記憶形成的前腦發生異常，類似癲癇。
狄凱爾推測，由於這種超保守元素的變異會使老鼠的認知產生缺陷，因此，這些超保守區域並不會隨意散播，一旦這麼做、生物將無法繁衍下去。未來，即使對該物質的功能所知甚少，團隊仍將針對阿茲海默症、失智症、癲癇或其他神經疾患的突變狀況，研究其與超保守元素間的關係。