北京研究环状DNA

近年来，eccDNA（染色体外环状DNA）连登《Nature》《Cell》等期刊，彻底颠覆了人们对基因遗传的传统认知（颠覆性发现：ai基因竟不在染色体上 环状DNA连登Nature，Cell！)，成为了best具潜力的科研新热点（2020国自然研究热点—eccDNA的前世今生）。 近期，NIPT之父卢煜明教授基于转座酶和m5C位点酶学转化方法开发出了eccDNA甲基化测序技术，并first次揭示了孕妇血浆中的胎儿eccDNA甲基化状况，为eccDNA的深入研究及新型分子标志物的开发提供了新的技术手段。环状RNA通过与宿主基因相互作用抑制DNA损伤修复。北京研究环状DNA

eccDNA 的基因组来源和生物发生机制已然明了，接下来需要明确的就是 eccDNA 的生物学功能了。由于eccDNA 的基因组来源随机，导致其没有明显的序列特征，于是研究者的目光便转移到了 eccDNA 的环状结构上来。 早前有报道发现，凋亡细胞可刺激免疫反应；另一边厢，也有研究认为，包括 TLR9、HMGB1 在内的先天免疫相关蛋白，对弯折的 DNA 结构（DNA curvatures）具有选择性的亲和力。因为 eccDNA 也具有 DNA 弯折结构，所以研究者大胆猜测：eccDNA 可能因为其空间结构特征而在先天免疫过程中发挥作用。环状DNA内容但新的研究表明：无论是在正常体细胞还是ai细胞中，都存在大量染色体外环状DNA。

4. eccDNA新功能 作者分析测序数据发现神经母细胞瘤基因组中多数染色体内和染色体间基因的重排与eccDNA区域相吻合，支持了eccDNA介导基因组重塑的猜想。而且2018年文章报道在对546个儿科tumour基因组重排情况数据收集分析发现其中9%的儿科tumour的eccDNA存在树状重排模式，由此作者推测eccDNA衍生的树形重排可以dai表eccDNA整合到基因组中形成嵌合体。作者发现环状整合位点以及嵌合体中富集了tumour相关基因。检测整合对于基因表达的影响发现eccDNA整合激huo原ai基因的表达扩增以及异常融合基因表达。这些研究结果为儿童ai症的发病机理研究提供了一个方向，同时也有望成为ai症的诊断标志。

首先，我们来看什么是环状DNA。环状DNA是一种生物界普遍存在的DNA形式，如常见的线粒体DNA、叶绿体DNA、细菌基因组、细菌质粒、部分病毒基因组等。那么本文要讨论的染色体外环状DNA同上述提到的几种形式有什么不同呢？我们都知道线粒体DNA和质粒的都是以线性的DNA的形式存在的，其染色质成分并没有组蛋白，因而也不存在核小体的结构，并且不会发生染色体序列的折叠和三级结构。而eccDNA，既然叫做染色体外环状DNA，那么它首先应该是存在于真核生物当中的（原核生物、细胞器、病毒等不存在染色体的结构），其次必须是以环状的形式存在的，再者是游离于染色体外的，并且具有完整的核小体结构，也就是说，其染色质的组成是与正常的染色体相同的，因而也具有染色质折叠、压缩和特有的空间结构。测序后首先可以得到一个详尽的环状DNA注释表格。

2019年，接连3篇高水平染色体外环状DNA的研究论文刺激了这一几十年前就已发现的一种存在于染色体外的DNA形式的研究热潮。当然，不onlyonly文章的发表，这一研究方向能够得到如此多的关注也是因为高通量测序技术的应用使得对eccDNA的作用感兴趣的研究人员有了更加便捷的研究方法，降低了研究的门槛。 染色外环状DNA早在1965年就已经被报道，这是first次在小麦胚乳细胞和猪精子当中发现的DNA存在形式。同年其他研究人员报道在人的tumour细胞中发现了eccDNA，并且发现是都是以成对的形式存在，因此被称作“双微体”，这也是双微体概念的first次提出。(大家注意一下下图中染色体旁边成对出现的小黑点就是双微体)云序对整体或单独样本中的环状DNA在各染色体上的数量、密度进行统计和展示。青海环状DNA研究

环状DNA在不同基因区域、重复序列元件区域分布。北京研究环状DNA

案例1：环状DNA促进染色质的开放和促ai基因的表达 研究团队首先结合二代全基因组测序和光学匹配（optical mapping），从序列的角度发现，扩增出来的环状DNA形成了环状结构,不only证实了tumour中的环状DNA确实是环状的，还证明了环状DNA的染色质是高度开放的，从而进一步阐释了环状DNA能大量表达ai基因和其环状结构介导的超远距离相互作用，这也表明了环状DNA可能形成了新的基因调控回路和在驱动tumour异质性的机制研究中发挥着重大的作用。北京研究环状DNA