마이크로DNA

MicroDNA
단일 C-G [1]bp와 비교하여 마이크로DNA의 CpG-섬 특성.

MicroDNA는 인간에게 가장 풍부한 염색체 외 원형 DNA(eccDNA)의 하위 유형으로, 일반적으로 길이가 200-400개의 염기쌍에 이르며, 고밀도 엑손의 [2][3][4]비반복성 게놈 배열로 농축된다.또한 마이크로DNA는 일반적으로 5' 및 3' UTR [3][4][5]내에서 발견되는 CpG 섬이 있는 지역에서 발생하는 것으로 확인되었다.활성 전사 영역에서 생성되며, 전사 DNA 손상 [5]수복의 부산물로서 마이크로 DNA가 형성될 수 있다는 가설이 있다.또한 마이크로DNA는 주로 말단에 2-15bp의 직접 반복을 갖는 마이크로DNA의 부모 염기서열 때문에 다른 DNA 복구 경로에서 발생하는 것으로 생각되며, 결과적으로 복제 미끄러짐 [3]복구가 발생한다.최근에야 발견되었지만, 세포 안팎에서 마이크로DNA가 하는 역할은 아직 완전히 [5]이해되지 않았다.그러나 마이크로DNA는 현재 전사인자 결합을 통해 세포의 항상성에 영향을 미치는 것으로 생각되며 암 바이오마커로 [5][6][7]사용되어 왔다.

검출

MicroDNA는 eccDNA [5]추출과 유사한 프로토콜을 통해 발견되었습니다.구체적으로는 다중 변위 증폭을 통해 eccDNA 클론이 생성되고 Sanger 시퀀싱으로 시퀀싱되어 마이크로DNA의 [5]발견으로 이어졌다.현재 높은 처리량 시퀀싱이 보편화됨에 따라 포유류 eccDNA의 완전한 게놈 시퀀스는 eccDNA의 [5]롤링 증폭 생성물의 시퀀싱을 통해 얻어지고 있습니다.그런 다음 DNA에서 [4]접합 서열을 식별하기 위해 계산 방법이 사용되었다.180bp와 380bp 길이의 피크는 마이크로DNA로 발견되었으며 CpG 섬과 측면 2-15bp 직접 [4]반복이 특징이다.

그 발견 이후, 마이크로 DNA는 쥐의 조직과 인간 암세포주를 [5][6]포함한 모든 조직 유형과 다양한 샘플에서 확인되었다.하지만, 다른 종들은 특별히 마이크로 [5]DNA를 생산하는 독특한 게놈 사이트를 가지고 있다.특정 종 내에서 여러 세포와 조직 유형에서 마이크로 DNA를 생성하는 공통 게놈 반점이 있기 때문에, 그것들이 DNA 합성 [5]부산물로만 생성되지 않을 수 있다는 증거가 있다.그러나 연구는 다른 조직의 세포주로부터 추출된 마이크로DNA의 분리된 집단을 밝혀냈으며, 이는 형성이 다른 세포 [4][5]유형에서 발견되는 세포주 및 독특한 전사 환경과 관련이 있을 수 있음을 시사한다.

생물 생성

단일 가닥 DNA가 마이크로 [8]DNA가 될 수 있는 전형적인 R-루프 형성.

마이크로 DNA의 형성은 아직 불확실하지만, 그것은 전사 활성과 여러 DNA [3][5]복구 경로와 연관되어 있다.microDNA는 전사 활성/엑손 밀도가 높은 영역에서 생성되므로 전사 [5]시 DNA 수복으로 형성될 수 있다.흥미롭게도, 3가닥 DNA:R루프라고 불리는 전사 중에 형성된 RNA 하이브리드는 마이크로DNA와 [3][5]마찬가지로 5' 및 3' UTR 내의 CpG-섬에서 형성되는 경향이 있다.R루프는 DNA 손상 및 유전적 불안정성과 상관관계가 있으며, 이는 마이크로DNA가 DNA 반응 손상 중 단일 가닥 DNA(SSDNA) 루프에서 형성될 수 있음을 시사한다.

짧은 직접 반복의 DNA 복제(마이크로 DNA 유전자 소스의 측면 영역에서 발견됨)에서, 복제 [3][5]미끄러짐을 통해 부모 또는 제품 가닥에 DNA 루프가 형성될 수 있다.이를 복구하기 위해 MMR(Mismatch Repair) 경로를 통해 루프를 제거할 수 있으며 반복 단자의 경계에 따라 단일 스트랜드 마이크로 DNA를 [3]생성할 수 있습니다.그런 다음 ss microDNA는 이중 가닥 DNA로 변환됩니다. 이 과정은 아직 [5]알려지지 않았습니다.새로 복제된 가닥에 루프가 형성되면 게놈에는 결과적인 결손이 없고 템플릿 [3][5]가닥의 절개로부터 미세이온이 형성될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.유행성 이하선염 microDNA 생물 발생에, microDNA의 풍요로움 분석 DT40 세포에서 MSH3, MMR.[3][5]더에 필수적인 단백질이 DT40 MSH3-/- 세포 라인으로부터 CpG-islands의 야생형에 비해 더 높은 농축 활동뿐만 아니라 2중 가닥 mi의 80%감소를 보였다 microDNA의 결과를 풀림에 따라 수행될 수 있는 역할 이해할 수 있다croDNA.[3][5] 따라서 유전체의 비CpG섬에서 마이크로DNA를 생성하기 위해서는 MMR 경로가 필수적이며, CpG 농축 마이크로DNA는 다른 복구 경로로 [3]형성된다.

DT40 [9]세포에서 분리된 마이크로DNA의 투과전자현미경 이미지.

다시, 템플릿 게놈상의 마이크로호몰로지 때문에, DNA의 파손이나 복제의 일시정지(복제 포크 정지)가 있는 경우, 새롭게 합성된 DNA는 ss 마이크로DNA로 [3][5]순환할 수 있다.즉, 마이크로DNA 생성 후 템플릿 DNA가 복구되면 삭제되지 [3]않습니다.

MMR 경로와 복제 포크 스톨을 통해 생성된 마이크로 DNA는 DNA 복제 오류의 결과이지만,[5] 비분열 세포에도 마이크로 DNA가 존재한다는 증거가 있다.즉,[3][5] 일부 마이크로 DNA는 전이가 일어나는 것으로 알려진 LINE1 요소의 5' 끝에서와 같이 정지 셀에서도 발생하는 수리 경로를 통해 생성된다는 것을 의미합니다.게놈 주위를 이동하기 위해, DNA 트랜스포존은 원래 위치에서 트랜스포존을 제거하고 [3]게놈의 다른 곳에 삽입하는 것을 촉매하기 위해 트랜스포존을 필요로 합니다.따라서, 트랜스포존은 두 개의 이중 가닥 DNA 파괴에 의해 생성되며,[3] 또한 DNA에 미세 결실을 생성한다.이 dsDNA fragment는 마이크로호몰로지 매개 순환화를 통해 순환화할 수 있으며 ds 마이크로DNA를 [3]생성할 수 있습니다.

시사점

트랜스크립션 팩터의 바인딩

200-400 bp의 길이이기 때문에, 마이크로 DNA는 단백질을 코드하기에는 너무 작지만, 그들은 분자 스폰지 [4][5]처리에는 중요할 수 있다.전사 인자는 종종 [5]전사를 시작하기 위해 DNA의 5' 말단에서 프로모터 또는 조절 배열에 결합합니다.마이크로DNA는 종종 부모 유전자의 5' UTR에서 유래하여 전사 [4][5]인자의 스폰지 역할을 하기 때문에 이러한 전사 인자는 또한 마이크로DNA의 각각의 인식 부위에 결합할 수 있다.이것은 마이크로 DNA가 유전자 발현과 전사 항상성을 [4][5]간접적으로 조절할 수 있다는 것을 의미한다.

암 응용 프로그램

일반적으로 순환 또는 무세포라고 불리는 혈류에서 발견되는 핵산 분자는 [7]암의 진단과 진행을 포함하여 비교적 새로운 질병 바이오마커이다.세포 없는 DNA (cfDNA)와 같은 이러한 분자는 세포사망 시 혈액으로 방출되며 암의 경우 종양유전자의 [7]알려진 돌연변이에 기초하여 확인될 수 있다.

최근의 연구는 암 바이오마커로서의 무세포 핵산의 사용을 마이크로 [7]DNA로 확대했다.cfmicroDNA는 사람과 쥐의 혈청에서 얻었으며, 위와 같이 세포유래 마이크로DNA와 유사하기 때문에 cfmicroDNA가 세포에서 [7]생성된다는 결론을 내렸다.마찬가지로, 종양 제거 전 폐 조직과 종양 제거 후 폐 조직을 비교할 때, 종양 제거 [7]전 암 환자의 순환 미세 DNA 염기서열이 더 길어지는 예상치 못한 추세를 제외하고는 순환 미세 DNA 핵심 특성에서 차이가 발견되지 않았다.수술 후 cfmicroDNA의 길이가 [7]더 짧은 것으로 나타났다.

무세포 DNA는 혈액에서 빠르게 제거되어 암 바이오마커를 [7]어렵게 만든다.그러나 원형 DNA는 RNAse 및 엑소뉴클레아제에 의한 DNA 파괴에 민감하지 않기 때문에 선형 [5][7]DNA보다 안정적이다.암 환자 혈청에서 cfmicroDNA가 길어지는 것으로 관찰된 것과 함께, 이것은 순환하는 마이크로DNA를 [7]치료 후 진단과 진행 모두에 좋은 암 바이오마커가 되게 한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "File:CpG vs C-G bp.svg - Wikipedia". commons.wikimedia.org. 31 January 2016. Retrieved 2021-11-16.
  2. ^ Shibata Y, Kumar P, Layer R, Willcox S, Gagan JR, Griffith JD, Dutta A (April 2012). "Extrachromosomal microDNAs and chromosomal microdeletions in normal tissues". Science. 336 (6077): 82–86. Bibcode:2012Sci...336...82S. doi:10.1126/science.1213307. PMC 3703515. PMID 22403181.
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Dillon LW, Kumar P, Shibata Y, Wang YH, Willcox S, Griffith JD, et al. (June 2015). "Production of Extrachromosomal MicroDNAs Is Linked to Mismatch Repair Pathways and Transcriptional Activity". Cell Reports. 11 (11): 1749–1759. doi:10.1016/j.celrep.2015.05.020. PMC 4481157. PMID 26051933.
  4. ^ a b c d e f g h Paulsen T, Kumar P, Koseoglu MM, Dutta A (April 2018). "Discoveries of Extrachromosomal Circles of DNA in Normal and Tumor Cells". Trends in Genetics. 34 (4): 270–278. doi:10.1016/j.tig.2017.12.010. PMC 5881399. PMID 29329720.
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab Reon, Brian J.; Dutta, Anindya (2016-04-01). "Biological Processes Discovered by High-Throughput Sequencing". The American Journal of Pathology. 186 (4): 722–732. doi:10.1016/j.ajpath.2015.10.033. ISSN 0002-9440. PMC 5807928. PMID 26828742.
  6. ^ a b c Kumar P, Dillon LW, Shibata Y, Jazaeri AA, Jones DR, Dutta A (September 2017). "Normal and Cancerous Tissues Release Extrachromosomal Circular DNA (eccDNA) into the Circulation". Molecular Cancer Research. 15 (9): 1197–1205. doi:10.1158/1541-7786.MCR-17-0095. PMC 5581709. PMID 28550083.
  7. ^ a b c d e f g h i j Kumar, Pankaj; Dillon, Laura W.; Shibata, Yoshiyuki; Jazaeri, Amir A.; Jones, David R.; Dutta, Anindya (2017-09-01). "Normal and Cancerous Tissues Release Extrachromosomal Circular DNA (eccDNA) into the Circulation". Molecular Cancer Research. 15 (9): 1197–1205. doi:10.1158/1541-7786.MCR-17-0095. ISSN 1541-7786. PMC 5581709. PMID 28550083.
  8. ^ "File:R-loop promoting factors.jpg - Wikipedia". commons.wikimedia.org. 24 January 2021. Retrieved 2021-11-16.
  9. ^ "File:DT40 microDNA.tif - Wikipedia". commons.wikimedia.org. 20 March 2015. Retrieved 2021-11-16.
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