人类DNA作为 细胞 机器的蓝图能使细胞、器官甚至整个生物体得以运作。然而DNA的突变却会引发遗传疾病。单一部位的点突变及删除、复制和倒置都属于这种DNA突变的例子。倒置是指一块DNA在基因组中的 方向 发生倒置。由于倒置比其他形式的突变更难分析,因此人类对它的了解甚少。

对此,来自EMBL海德堡的科学家跟来自美国华盛顿大学和德国杜塞尔多夫海因里希-海涅大学的同行们合作并已经确定倒置是人类最常见的突变过程之一。

研究人员揭示了倒置是如何形成的,另外还详细调查了一组在基因组中反复形成的40个倒置。据悉,这些倒置使得DNA序列来回翻转。而这些“翻转”的倒位通常位于跟某些被称为基因组疾病的人类疾病的发展有关的区域中。

EMBL高级科学家兼数据科学主管Jan Korbel指出:“我们发现,倒置的形成率要比以前认为的高得多。在人类中,至少有0.6%的基因组反复改变方向,进而使倒置成为人类中最快的突变过程之一。在这些地方,基因组并不稳定--DNA代码的方向继续来回切换。”

这些不稳定的区域是许多人类基本基因的所在地。对长距离基因调节或表观 遗传学 的科学研究现在必须将基因组区域的这种翻转行为考虑在内。

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翻转也跟人类疾病的发展有关,如儿童的发育迟缓或成人的神经精神障碍。杜塞尔多夫海因里希-海涅大学医学生物计量学和生物信息学研究所所长Tobias Marschall表示:“尽管它们非常重要,但由于其复杂性,这些区域之前一直非常难以研究。显示这些反转确实是来回翻转的,其需要一套新的计算方法。我们现在可以为人类遗传学家提供一个新的工具来了解他们病人的疾病起源。”

华盛顿大学的小组负责人Evan Eichler指出:“我们首次表明,倒置可以跟小儿自闭症、发育迟缓和癫痫中发现的罕见基因组重排有关。现在的问题是为什么?我们假设,倒置的侧翼的某些配置会使个体及其后代易受疾病相关重排的影响或保护他们。这可能在临床上有实际的应用,在那里它可以被用来识别有发展这些疾病风险的家庭。”