人血浆中细胞游离的DNA(cfDNA)的片段化模式是引起人们普遍研究的领域。在怀孕期间,观察到胎儿血浆DNA(主要是胎盘来源)是线性DNA的片段,比母体来源(主要是造血来源)DNA短。有研究报道了人和鼠血浆中存在染色体外环状DNA(eccDNA)。但是,尚无有关孕妇血浆中eccDNA的公开数据。2020年1月3日,香港大学卢煜明团队在PNAS 在线发表题为“Identification and characterization of extrachromosomal circular DNA in maternal plasma”的研究论文。云序组织细胞环状DNA测序服务,采用多种方法高效地富集和扩增环状DNA,极大地提高了环状DNA的检出率。上海环状DNA平台
总的来说,eccDNA的形成是依赖于DNA的序列特征、复制过程和DNA损伤的修复的。从目前已有的研究进展来看,就序列特征而言,串联重复序列会更容易造成eccDNA的形成;并且大部分的eccDNA有段重复序列,但是也有相当的部分没有重复序列,不能与任何附近的序列发生重组;高GC、转录刺激区域,像R-loop形成和修复促进eccDNA的形成;同源重组会切除重复DNA产生序列更大的eccDNA。而就DNA损伤修复而言,研究发现致ai物会提高eccDNA的水平,同时一些特异的DNA损伤修复蛋白是eccDNA形成所必需的,但是还有一些是非必需的。河南环状DNA价格母系来源的eccDNA比胚胎来源的eccDNA分子长度也更长。
案例1:母体血浆中染色体外环状DNA的鉴定与特性分析 作者观察到在孕妇的血浆中存在染色体外环状DNA (环状DNA),并通过限制性内切酶和Tn5转座酶处理后的改良的测序方法,在孕妇的血浆中鉴定出了环状DNA分子。他们发现血浆的环状DNA分子比线性的长,在这些环状DNA分子中,胎儿来源的环状DNA短于母体来源的环状DNA。此外,环状DNA的闭合圆形结构可能允许抗外切酶,因此这些分子比它们的线性对应物具有更高的稳定性。这些特性为环状DNA的研究和生物标志物的开发提供了机会。
eccDNA究竟是如何形成的,目前尚没有十分确切的解释,目前推测的可能机制包括以下几种:(A)DNA复制过程中,形成发夹结构,接着在DNA聚合酶的作用下,通过滑动形成环状,并从染色体中切割下来并复制形成双链环状DNA,这种形成方式的特点是染色体原始位置上的这段序列发生了缺失;(B)DNA复制时形成R-loop结构,在这种结构中,其中一条链发生折叠,形成环状结构并切割下来,形成环状DNA,发生断裂的双链通过DNA的损伤修复机制进行补齐,因此这种方式不会造成染色体原始序列的损伤;(C)通过DOIRA模型,通过双链复制的方式形成;也不会造成原始序列损伤;(D)通过双链的同源区域的重组,造成双链同时断裂,往往通过这种方式会产生Mb以上的较大的eccDNA,并且原始序列会发生缺失。测序后首先可以得到一个详尽的环状DNA注释表格。
近日,Nature杂志上发表了颠覆性研究成果:在tumour中,主要的ai基因转录本是直接来自于环状DNA的,而环状DNA的染色质是高度开放的,环状DNA的ai基因能够大量表达,同时缺乏丝粒,导致不遵照孟德尔定律进行遗传,这种特性使得环状DNA是驱动tumour异质性的重要机制。由此可见,由于其结构和表达的特异性,环状DNA可以影响细胞生命活动,促进tumour细胞演进和适应性进化,增加了基因组的可塑性和不稳定性。目前,环状DNA不onlyonly可以作为一种新型特异的tumour标志物,还在tumour发生和发展机理研究中发挥着重大的潜在价值。可以预见的是,环状DNA将迅速成为新的科研热点,甚至会对传统遗传学和基因组学带来**性影响。环状RNA CDR1as破坏p53/MDM2复合体,抑制胶质瘤的形成。北京服务环状DNA
对环状DNA或差异环状DNA所属基因进行GO功能和KEGG通路富集分析。上海环状DNA平台
eccDNA以颠覆传统认知的方式重新走到科研舞台的中心,必将在未来的一段时间掀起一场有关基因扩增、转录的大讨论。我们已经习惯了观察基因的缺失、突变、插入和移位,eccDNA的产生从新的角度让科研工作者去思考基因组存在的动态性和多样性。由此,tumour的异质性、tumour微环境、液体活检和耐药性等相关研究必定会围绕eccDNA展开更多集中式的研究和探索,有理由相信这次2019年年末的Nature和Cell文章的发表将成为里程碑式的作品,推动未来三到五年内有关eccDNA研究的新方向。上海环状DNA平台