加利福尼亚大学圣迭戈分校的科学家们发现了人类基因组地形与人类癌症突变之间的联系。他们发现，基因组的某些区域表现出独特的特征，成为突变积累的热点。这些见解最近发表在《细胞报告》（Cell Reports）杂志上，凸显了人类基因组的三维结构对各种癌症发展的潜在影响。

就像地球上不同的地形孕育了不同的生态系统一样，基因组中的某些地形特征似乎也为特定突变的繁衍提供了环境。图片来源：Laura Rodríguez Porras

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人类基因组通常被形象地描述为标志性的DNA双螺旋，由A、C、G和T四个字母的长序列组成。"然而，基因组远不止这些，"该研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校生物工程和细胞与分子医学教授路德米尔-亚历山德罗夫（Ludmil Alexandrov）解释说。"就像地球拥有多样的地貌一样，基因组也拥有由不同结构、形状和特征组成的丰富地形"。

例如，基因组包含 DNA 紧密盘绕的部分，以及盘绕较为松散的部分。有些部分是环状的。基因组还具有各种特征，例如一种叫做复制定时的特征，即在细胞分裂过程中，基因组的某些区域在早期被复制，而其他区域则在很晚的时候才被复制。

亚历山德罗夫团队对这种基因组地形如何影响人类基因组中癌症突变的发生进行了全面研究。正如地球上不同的地形造就了不同的生态系统一样，基因组中的某些地形特征似乎也为特定突变的成长提供了环境。

"在研究癌症基因组时，我们通常认为突变是在基因组中随机累积的。然而，事实并非如此，因为基因组的不同部分具有不同的特征，"研究报告的第一作者、亚历山德罗夫实验室的前博士后研究员布尔查克-奥特鲁（Burçak Otlu）说："通过拓扑分析，我们发现癌症中的某些突变会优先累积在基因组的某些区域。"

研究人员检查了所有已知的基因组地形特征，并在所有人类癌症中寻找与特定突变模式（即突变特征）的联系。他们总共分析了来自40种癌症类型的5120个全基因组测序肿瘤的516个地形特征对突变特征的影响。

这项研究的主要发现之一是，与饮酒有关的一些突变特征会在细胞分裂过程中早期复制的基因组区域积累。这种联系在食管癌、头颈癌和肝癌这三种癌症中尤为明显。

研究人员指出，这一发现出乎意料，因为突变往往发生在细胞分裂后期复制的区域，因为这正是错误发生频率较高的地方。早期细胞分裂过程中的DNA复制更为精确，因此早期复制的基因组片段更能免受突变的影响。然而，研究人员发现，与饮酒相关的突变特征却恰恰相反。

研究人员还观察到与一组名为 APOBEC3 脱氨酶的酶的抗病毒活性有关的突变特征。他们发现，这些突变特征在基因组的早期复制区和晚期复制区都有积累。

亚历山德罗夫说："这些发现意义重大，因为许多重要基因都生活在基因组的早期复制区域。我们的研究表明，某些诱变过程并没有按照常规规则进行，因此它们有可能击中通常受到保护的关键基因和通路。"

研究小组以在线资源的形式汇编了这项研究的结果。研究人员可以利用它查找哪些地形特征与哪些突变特征相关，反之亦然。它还显示了哪些癌症类型表现出这些联系。

这样的资源对于今后重点了解地形特征在癌症发展、演变和治疗中的作用的研究将是非常宝贵的。

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