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中研院:RNA轉錄資料能更精準判斷基因突變致病性

2019/11/21 16:50

中研院莊樹諄(右四)研究團隊。(中研院提供)(記者簡惠茹攝)

〔記者簡惠茹/台北報導〕過去研究討論基因突變的致病性時,未曾考慮過RNA編輯機制的影響,中研院團隊結合大數據分析,證實判斷基因突變危害性時,應考量RNA轉錄資料,研究結果有助於了解自閉症、癲癇及阿茲海默症等複雜的神經疾病。

DNA是由4種核苷酸A、C、G、T所組成,4者排列順序也傳遞不同的遺傳訊息,這些訊息需先轉錄成RNA,再編輯轉譯成蛋白質才能運作,中央研究院基因體研究中心莊樹諄研究員團隊,將生物資訊結合大數據分析,探討其中「A-to-G RNA編輯(RNA editing)機制」與基因突變的關係。

研究團隊表示,研究結果為病理基因體學(pathogenomics)提供一個新的思考角度,在判斷基因突變的危害性時,除了看DNA序列,也應考量RNA轉錄資料,才能更精確地評估,研究已於今年9月發表於《基因體研究》(Genome Research)。

莊樹諄表示,A-to-G RNA編輯機制的正常與否,和自閉症、癲癇及阿茲海默症等複雜的神經疾病密切相關,此研究結果將有助於瞭解相關疾病,可望減少探討基因突變時對其致病及危害程度的誤判,同時也解釋病理基因體學的一大謎題,為何某些有害突變能在演化中保存至今。

研究團隊解釋,基因突變即是基因中的核苷酸A、C、G、T排列發生變異,如果某個位置本應是「A」,卻變成「G」,即是發生「A/G點突變」,如果突變發生在重要的基因位置,影響到後續產生的蛋白質功能,便會對生命體造成危害,而在A-to-G RNA編輯機制 可以在DNA轉錄成RNA時,將RNA中的「A」,轉換成「G」,莊樹諄並大膽假設,A-to-G RNA編輯機制,可使某些A/G點突變的危害性下降。

研究團隊表示,研究首先整合了447個不同人類個體的DNA及RNA序列資料,進行大數據統計與演化分析,並評估A/G點突變的危害程度、在群體中的發生頻率,及其與A-to-G RNA編輯機制間的關係,接著再深入分析「千人基因體計劃」蒐集到過2000人的DNA序列資料後,證實A-to-G RNA編輯事件確實和A、G兩種核苷酸的發生率有關,尤其當A/G點突變所造成的危害越大,相關性就越大。

從研究結果可推測,人體會透過調控A-to-G RNA編輯機制,來平衡基因突變造成的危害,當A-to-G突變對生命有害時,生命體就降低A-to-G RNA編輯機制發生率,以減少A變成G;相反地,如果造成危害的是G→A突變,A-to-G RNA編輯機制就可能會「神救援」,把原本有害的A,回復為G。

論文第一作者為基因體研究中心博士麥德倫。論文全文詳見:https://genome.cshlp.org/content/early/2019/09/12/gr.246033.118.full.pdf+html

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