L'ADN ambiant endommagé peut contribuer à la diversité génétique humaine

Dans l'édition de ce mois de la principale recherche de génome de tourillon scientifique, les scientifiques de l'université de Kyushu enregistrent comment l'ADN ambiant endommagé peut contribuer à la diversité génétique humaine.

Ils décrivent le Co-cas d'un nucleobase anormal, l'oxoguanine 8 appelé (8-oxoG), avec des régions génomique enrichies dans la recombinaison méiotique « hotspots » et polymorphismes uniques de nucléotide (SNPs). Les découvertes ont des implications pour comprendre l'effet entre l'hérédité et l'environnement en formant la variation phénotypique humaine.

L'ADN humain barraged continuellement par un grand choix d'agents environnementaux, y compris la lumière UV et les produits chimiques, ainsi que par les espèces réactives de l'oxygène (ROS), qui sont produites comme dérivés des réactions métaboliques normales ou en tant qu'exécuteurs moléculaires de défense du hôte. Ces agents peuvent faire subir spontanément les nucleobases dans l'ADN une transformation chimique connue sous le nom d'oxydation. 8-oxoG est une forme oxydée de la guanine courante (G) de nucleobase, et si actuel dans le génome, peut former une paire de bases non conventionnelle avec de l'adénine (a). Quand la réplication de l'ADN se produit, l'adénine anormalement mise est appareillée avec une thymine (t) au lieu de la guanine originelle, ainsi ayant pour résultat une modification permanente de nucleobase.

On pourrait intuitivement s'attendre à ce que la distribution des nucleobases 8-oxoG anormaux soit fait au hasard distribué dans tout le génome, mais dans leur étude neuve, M. Yusaku Nakabeppu et ses collègues ont expliqué autrement. Nakabeppu s'est associé au jeu rouleau-tambour. Mizuki Ohno et Tomofumi Miura, notamment, pour vérifier la distribution de 8-oxoG sur des écarts des chromosomes humains normaux avec des anticorps fluorescent marqués qui ont particulièrement fixé à 8-oxoG positionne. Intrigant, les signes fluorescents comme un point n'ont pas couvert les chromosomes uniformément mais plutôt, montré une polarisation saisissante pour les régions chromosomiques qui contiennent des régimes de recombinaison méiotiques plus élevés et des densités de SNP. En outre, la distribution et l'intensité de 8-oxoG étaient remarquablement assimilées dans différentes personnes.

« Nous proposons que l'accumulation 8-oxoG dans une région particulière d'un chromosome entraîne la recombinaison méiotique, » dit Nakabeppu. « Notre théorie est supportée par des études prouvant que les enzymes impliquées dans le réglage des dégâts oxydants d'ADN peuvent également induire la recombinaison homologue. Ces enzymes sont hautement exprimées dans l'ovaire et le testicule, où la recombinaison méiotique se produit normalement. En outre, les régimes de recombinaison méiotiques dans les femelles sont sensiblement plus élevés que dans les mâles, parce que des oocytes sont exposés à la tension oxydante pendant de plus longs laps de temps que sont probablement les spermatocytes. »

La distribution inégale des SNP en travers du génome humain a été documentée pendant quelque temps, mais les causes de ces remplacements de nucleobase et des facteurs déterminant leur distribution sont en grande partie inconnues. Nakabeppu, pour cette raison, propose également que 8-oxoG, dû à son potentiel mutagénique, puisse contribuer à la formation des SNP.

Mais pourquoi le groupement de 8-oxoG ?

« Les facteurs déterminant la distribution de 8-oxoG sont encore inconnus, » explique Nakabeppu. « On peut certainement arguer du fait qu'il doit y avoir un autre facteur qui augmente par coïncidence le régime de recombinaison ou la formation des SNP en plus de l'accumulation de 8-oxoG dans une région particulière du chromosome. Les structures locales des chromosomes et leur réplication ou transcription pourraient aider à déterminer la distribution de 8-oxoG, mais l'analyse approfondie est exigée pour comprendre entièrement la relation mécaniste entre 8-oxoG, recombinaison, et mutagénèse dirigée.