导读：根据Science一项研究报告，一种新鉴定的DNA形式—小型环状非重复序列—可能在小鼠和人类的体细胞中广泛存在。这种被称为microDNA的染色体外DNA可能是染色体中的微小缺失的副产物，这意味着全身的细胞可能具有它们自己的DNA丢失片段的集群。
“这是个有趣的发现，”未参与该研究的贝勒医学院的遗传学家James Lupski说。Lupski解释说，大多数DNA研究所使用的细胞都来自与血液，从中得到的人类基因组可能并未反映完整的情况—如果其他组织的细胞含有它们自身的染色体丢失片段集合的话。
不过这些发现并没有让曼尼托巴大学研究遗传稳定性的Sabine Mai感到惊讶。染色体外DNA在从人类到植物都是一个已被深入研究的现象，她说。该研究只是对一种旧的现象进行了重新命名，以前是叫做小型多分散DNA (small polydispersed DNA)。Mai说，小型环状DNA此前已经被确定，不过新的深入测序技术将使得可以对这些染色体外DNA进行“深入定性”研究。
弗吉尼亚大学研究DNA复制的Anindya Dutta和他的同事目标是研究在小鼠大脑组织中的基因在染色体内的漂移现象—同源序列重组产生额外的DNA环，而意外发现的广泛存在的这种DNA的性质、大小及序列让他们非常惊讶。
将小鼠大脑组织样品中的核内DNA纯化后，研究人员将线性DNA降解去除仅留下环状DNA。在进行富集并测序后，研究人员发现这些环状DNA多数在200至400个碱基对长，且序列不重复。Dutta认为，这与以前所定型的染色体外环状如小型多分散DNA是不同的，小型多分散DNA通常为重复序列。他们在其他的小鼠组织和人类细胞系中对该实验进行了重复。
重新对开始被丢弃的线性DNA进行研究后，Dutta的团队发现microDNA与发生微小丢失的特定位点有关联，这表明部分DNA从基因组中剪切了下来并形成了独立的环状。Dutta说，如果该情况确实发生，则意味着机体组织中存在比以前所想象的更高更广泛的镶嵌现象，意味着某个组织的所有细胞中的基因组并非都是一致的。
Dutta说，这种现象可以解释在确定致病等位基因时的某些困难。比如，如果一些大脑细胞中的一个微小缺失中断了某个基因并导致认知能力下降，那么对血液中的所有细胞进行彻底测序也无法确定遗传病因。
microDNA的形成过程还不清楚，但是很可能是发生在复制或修复的过程中。此外，研究人员还发现microDNA富含胞嘧啶与鸟嘌呤，并倾向于在5'端未翻译区域、外显子及CpG岛中聚集。对Dutta来说，该信息意味着microDNA可能与对基因调节非常重要的核小体有关。这些microDNA易出现在基因的5'端、以及DNA的缠绕可以解释microDNA的大小问题—与缠绕在核小体上的DNA长度大致相同。Dutta说，已经准备好研究何种DNA修复过程被用于产生microDNA。
Extrachromosomal MicroDNAs and Chromosomal Microdeletions in Normal Tissues
Yoshiyuki Shibata , Pankaj Kumar, Ryan Layer, Smaranda Willcox, Jeffrey R. Gagan, Jack D. Griffith, Anindya Dutta,
We have identified tens of thousands of short extrachromosomal circular DNAs (microDNA) in mouse tissues as well as mouse and human cell lines. These microDNAs are 200 to 400 bp long, derived from unique nonrepetitive sequence, and are enriched in the 5' untranslated regions of genes, exons, and CpG islands. Chromosomal loci that are enriched sources of microDNA in adult brain are somatically mosaic for microdeletions that appear to arise from the excision of microDNAs. Germline microdeletions identified by the “Thousand Genomes” project may also arise from the excision of microDNAs in the germline lineage. We have thus identified a new DNA entity in mammalian cells and provide evidence that their generation leaves behind deletions in different genomic loci.
文献链接：https://www.sciencemag.org/content/early/2012/03/07/science.1213307.abstract
