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2019年7月12日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，一项刊登在国际杂志BMC Cancer上的研究报告中，来自俄罗斯高等经济研究大学的科学家们通过研究利用机器学习技术鉴别出了两种最常见的DNA结构：茎环结构（stem-loops）和四重结构（quadruplexes），这两种结构会引发导致癌症发生的基因组突变。
图片来源：medicalnewstoday.com
早在2000年时，研究人员就开发出了新一代的测序技术（NGS）来获取DNA和RNA的核苷酸序列并进行研究，该技术能帮助研究者同时读取数百万个基因组区域（利用早期的测序技术也可以实现），如今科学家们能够将人类基因组（遗传信息）记录在一个大约3.2Gb的文本文件中。
研究者Maria Poptsova指出，癌症是一种基因组疾病，当我们对肿瘤组织中的基因组进行测序时，我们就能够看到一系列不同的突变，这些突变有可能是点突变，也有可能是大规模的突变；比如，点突变会表现为单一核苷酸的消失或被另外一个核苷酸所替代；而大规模的突变则主要表现在部分基因组（从几个到几百万个核苷酸不等）被剔除、逆转、复制或插入到不同的基因组区域，由于这些重排，基因组断点（genome breakpoints）就会出现。
文章中，研究者就利用机器学习的技术调查了上述两种DNA二级结构对基因组断点的影响效应，研究者发现，在10种癌症类型超过2000个基因组中会出现大约50万个基因组断点，随后研究者开始寻找这些基因组热点区域，其被认为是频繁和反复重新排列的区域，换句话说，也就是风险区域。研究者表示，似乎茎环结构模型能够较好地解释血液、大脑、肝脏和前列腺癌的断点热点特性，而四重结构则能够较好地解释骨骼、乳腺、卵巢、胰腺和皮肤癌的热点特性。
断点的出现或许并不能通过DNA的二级结构所产生的影响来进行唯一解释，但其所占的比例至少为20%-30%，研究者认为，DNA的茎环结构和四重结构对断点进化的影响或许依赖于组织的类型，而后者则能通过表观遗传学因素所确定。研究者Maria Poptsova说道，目前基因组上有多种生物标志物能够有效区分不同类型的组织，我们正在研究DNA二级结构和表观遗传学标志物之间的关联，如今有研究人员已经观察到了DNA二级结构和表观遗传学标记对点突变的影响，因此本文中研究人员重点分析了断点的热点区域，同时首次研究确定了上述两种DNA二级结构所产生的影响。
最后研究者表示，未来DNA的四重结构或能用作开发新型疗法的潜在靶点，如果药物治疗能够使其更加稳定的话，端粒酶或许就无法在癌细胞中发挥作用，这样癌细胞就会变得非常脆弱了。（生物谷Bioon.com）
原始出处：
Kseniia Cheloshkina,Maria Poptsova. Tissue-specific impact of stem-loops and quadruplexes on cancer breakpoints formation, BMC Cancer,2019,19:434, doi:10.1186/s12885-019-5653-x