DNA相关

DNA相关文章，DNA相关资讯，58hv关于DNA的综合栏目，实时更新DNA的咨询，DNA的百科，DNA的科普等等重要信息

为修复人类DNA损伤贡献重要认识：科学家发现DNA依赖性蛋白激酶激活机制，或可用于降低肿瘤抗药性

2022 年新年刚过，复旦校友、剑桥大学生物系博士的 Nature 一作论文上线没多久，他就把另一篇姊妹篇论文的初稿交给导师，如今这篇论文也已被 Nature 子刊收录。连续两篇论文都被 Nature 系期刊收录，除了自身的努力之外，也让和导师不禁感慨：同样是研究 DNA 损伤修复蛋白复合物结构，有了冷冻电镜之后的研究速度和晶体时代简直不可同日而语。图 | 梁世康（来源：）在 2023 年这篇论文中，揭示了 DNA 依赖性蛋白激酶（DNA-Dependent Protein Kinase, DNA-PK）激活的详细分子机制，并在激活催化过程中发现了重要的蛋白质结构域。结合之前的研究 [1]，让他得以详细了解从 DNA 依赖性蛋白激酶催化亚基、到 DNA 依赖性蛋白激酶全酶复合物的激活分子机理，为人类 DNA 损伤修复和 DNA 断裂修复增添了重要的分子机理认识。相关论文揭示了作为超大型非典型激酶的 DNA 依赖性蛋白激酶复合物，在激活过程中的具体分子机理。这让人们能够了解不同的蛋白结构域尤其是灵活结构域，在激活过程中的变化与作用。（来源：Nature Structural & Molecular Biology）据介绍，DNA 依赖性蛋白激酶是延缓和治疗癌症的重要靶点。抑制 DNA 依赖性蛋白激酶的活性，可以增强癌细胞的 DNA 损伤累积，还能促进传统的放疗和化疗的效果。因此，针对 DNA 依赖性蛋白激酶的特异性抑制剂，在癌症治疗领域有着巨大潜力。然而，由于目前针对激酶的药物分子库的限制和之前有限的结构认识，所有已开发的 DNA 依赖性蛋白激酶抑制剂，都是针对天然配体结合位点，很容易催生肿瘤的抗药性。而现在，在了解 DNA 依赖性蛋白激酶复合物催化激活的详细分子机理后，除了已经开发的激酶竞争性抑制剂之外，还可以针对其他特异性较高的位点设计变构抑制剂，做出针对 DNA 依赖性蛋白激酶的高特异性抑制剂，同时还能降低肿瘤突变产生的的抗药性。（来源：Nature Structural & Molecular Biology）成功分离中间态和激活态很多人都知道，DNA 是人类遗传信息的主要载体，它可以指导细胞维持正常生理功能。对于细胞的正常工作和人类稳定的繁衍传承来说，保证 DNA 和基因组稳定至关重要。然而，由于一系列内部和外部影响因素，比如氧化产生的自由基、紫外线、电离辐射、化学污染等，DNA 的损伤是不可避免的。人体内有一套极其复杂的 DNA 损伤修复机制来应对这些损伤，因此研究相关的机理有着重要的生物学意义。同时，对于认识癌症的发展和相关治疗来说，研究 DNA 损伤修复机制也有着重要的医学意义。原因在于，癌症的标志之一便是基因组的不稳定和不完整的 DNA 损伤机制。传统的放疗/化疗和新的合成致死疗法，都是通过破坏癌细胞的基因组稳定，来达到杀死癌细胞目的进而治疗癌症。在人类复杂的 DNA 损伤修复系统中，DNA 依赖性蛋白激酶起着控制信号传导、以及促进 DNA 断裂修复的核心作用。DNA 依赖性蛋白激酶的出现和命名始于 20 世纪 90 年代初。当时，人们发现往细胞裂解物中添加双链 DNA，能够促进某些蛋白的磷酸化。随后，学界进一步发现 DNA 依赖性蛋白激酶全酶，包含 DNA 依赖性蛋白激酶催化亚基和 Ku70/80 异二聚体。从晶体时代到冷冻电镜技术革命爆发以来，包括英国皇家学会院士、剑桥大学生物系教授托马斯·布伦德尔（）课题组在内的不同团队，都对 DNA 依赖性蛋白激酶相关的蛋白和复合物有着新的认识。然而，对于 DNA 依赖性蛋白激酶全酶活化过程的具体分子机理和结构变化，人们依旧不够明晰。而在本次研究中，目前在课题组做博后研究的，通过激酶抑制剂来稳定蛋白激酶复合物和冷冻电镜单颗粒，借此成功分离出激酶复合物的中间态和激活态两种构象。通过对比中间态与激活态的结构，可以了解具体的分子激活机理，揭示与激酶催化中心相隔“百里”的 DNA 末端到底是如何传导激活信号的，以及小分子配体起到的作用。（来源：Nature Structural & Molecular Biology）“导师免了我的后顾之忧”在本次研究之前，已经比较熟悉激酶激活机理研究模式、以及 DNA 依赖性蛋白激酶的相关知识。因此对于课题计划，他打算分为两步走：1）优化实验设计和条件，了解 DNA 依赖性蛋白激酶催化亚基与配体相互作用的结构；2）进一步研究全酶复合物与配体互相作用和催化机理。（来源：Nature Structural & Molecular Biology）在自然状态下，结合天然配体和底物的激活态激酶，一般非常不稳定且难以捕捉。不仅如此，DNA 依赖性蛋白激酶还存在其他挑战：比如复合物结构庞大且灵活度高，并拥有大量的无结构蛋白序列。为了得到稳

2023-04-05DNA 激酶肿瘤降低

Ginkgo工程师研发单细胞大规模平行报告分析法，能测量多个非编码区的DNA调控能力

在过去二十年中，人类和疾病的关系发生了很多变化，其中最瞩目的变化之一便是医学遗传学在诊断和治疗上的运用。一个患有难以诊断疾病的儿童，通过基因测序的方法......

2023-03-18 Ginkgo 测量调控 DNA

单细胞DNA测序揭示肝细胞癌的克隆进化

文章信息摘要肝细胞癌 (HCC) 约占原发性肝癌的 80%，是全球癌症相关死亡率的第三大原因。目前的靶向疗法和免疫疗法在 HCC 中的疗效有限。目前对HCC的瘤内异质性 (ITH) 研究主要还存在于组织阶段，而由于基因组不稳定性引起的拷贝数改变 (CNA)是 ITH 的主要来源。本文使用 11 个 HCC 病例的总共 1631 个细胞的 scDNA-seq 和来自另外 3 个 HCC 病例的 27,344 个细胞的 scRNA-seq。提出了 HCC 中双相拷贝数进化 (DPCNE) 的新模型，该模型也适用于其他癌症类型。基于该模型，发现了CAD是一种参与嘧啶合成的新型候选基因，与延长的渐进期、快速的肿瘤发生和降低的存活率相关。单细胞 DNA 测序鉴定了肿瘤组织中的 3 个细胞亚群作者分别对来自肿瘤组织的 1222 个细胞和来自相邻非肿瘤肝 (AL) 组织的 53 个细胞进行了 scDNA-seq。在肿瘤组织中鉴定出三个细胞亚群：为了探索这些细胞之间的异质性，作者专注于非整倍体细胞。每个细胞基因组改变的百分比，包括扩增和缺失，在患者内部以及患者之间存在很大差异。tSNE发现，同一患者的非整倍体细胞落入同一个cluster，不同患者的细胞落入不同的cluster。HCC 肿瘤高 ITH 的进化模型作者首先选择 P9 作为示例。P9 得到了 123 个细胞，包括 7 个整倍体、27 个假整倍体和 89 个非整倍体细胞。在 P9 中整个基因组的 71 个区域中的识别出总共 66 个 CNA。假整倍体细胞含有 1 到 16 个 CNA；非整倍体细胞，鉴定了 33 至 58 个 CNA。非整倍体细胞与假整倍体细胞共享的 CNA 百分比要高得多。意味着克隆多样性在早期阶段很大，然后随着肿瘤进展而减少，表明具有潜在的克隆扩增。为了定量评估 P9 中的进化模型，比较了以下 3 种数学拟合：GCNE 模型的线性拟合、PCNE 模型的一步拟合和新型 DPCNE 模型的组合拟合。使用了4种评价指标：调整后的R^2、预测的R^2 、贝叶斯准则和Akaike 准则。 DPCNE 模型（调整后的R^2 = 0.9988，预测的R^2 = 0.9987）优于两个 GCNE 模型（调整后的R^2 = 0.9417，预测的R^2 = 0.9414，P < 2.22E-16) 和 PCNE 模型（调整R^2 = 0.9848，预测R^2 = 0.9846，P < 2.22E-16）为了探索 DPCNE 是否适合其他患者，作者为所有患者构建了系统发育树。大多数患者的发育树表现出短树干和长树枝，表明 CNA 逐渐积累是占据主导的。然后研究了这些患者的非整倍体细胞，CNA的差异范围为 8 到 25，远高于 PCNE 模型中提出的1- 3，表明肿瘤细胞在肿瘤进展的晚期不断获得 CNA。在 P9、P6、P7 和 P8 中，作者观察到 DPCNE 拟合优于其他 2 个拟合的明显优势，这与这 4 名患者的长期进化阶段一致，这组被定义为G-group。在其余患者中，DPCNE 的拟合结果相对于 PCNE 模型显示出相对较小但显着的优势，与相对较短的渐进进化阶段一致，这组被定义为P-group。然后定量比较了每个肿瘤与其他肿瘤的 PWD-CNA，在 G 组和 P 组肿瘤之间观察到最显著的差异；然后将每组的 PWD-CNA 值汇集在一起，发现 G 组的 PWD-CNA 明显高于 P 组。因此基于模型拟合对 P 组和 G 组肿瘤的分类是稳健的，并且具有渐进期的 G 组肿瘤表现出更高程度的 ITH。CAD鉴定为 G 组的潜在驱动基因为了探索 G 组中延长渐进阶段的潜在驱动基因，作者对 P 组和 G 组肿瘤之间的 CNA 进行了全基因组比较。两个组共有的CNA中有许多著名的驱动基因，例如TP53和AXIN1。有几个CNA在在 G 组中比较多，例如ARID2中出现的扩增以及TSC1和WNK2 的缺失。作者根据 G 组肿瘤的 2 个特征（较短的 DFS 和较高的 ITH）设计了一种综合策略，以筛选 G 组富集的 CNA 中的基因。首先使用了 17 名具有不同 DFS 的 HCC 患者的大量 RNA-seq 数据，然后分为早期复发组（7 例，DFS < 6 个月）和晚期复发组（10 例，DFS >......

2023-03-04单细胞 DNA 测序揭示