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近物所电离辐射敏感区域研究获进展
Nature新子刊Scientific Reports于近日在线发表了中国科学院近代物理研究所辐射医学研究室科研人员在电离辐射引起的线粒体DNA非随机性损伤的研究成果。研究人员通过分子生物学手段全面解析了电离辐射对线粒体DNA全序列所造成的区域性损伤，发现这种损伤存在非随机性。随后又利用生物信息学手段进行分析，进一步阐明了电离辐射造成线粒体DNA非随机损伤的内在机理。
在放射生物学研究领域，相关研究很早就发现电离辐射引起的DNA损伤存在着非随机性，但对引起这种现象的内在机制一直未能阐明。近物所科研人员选择真核细胞内唯一的核外遗传物质-线粒体DNA作为研究对象，利用荧光定量PCR手段对电离辐射引起的线粒体DNA区域性损伤进行了全面解析。结果表明线粒体DNA控制区序列对电离辐射最为敏感，而线粒体DNA编码区域的损伤相对较小（图一）。
为了进一步阐明这种DNA随机性损伤产生的原因，科研人员利用生物信息学手段对线粒体DNA的序列结构进行分析，发现GGG序列选择性地在线粒体DNA控制区富集（图二）。根据报道，GGG序列是介导DNA双链上电荷转移的重要元件，起着“电荷陷阱”的作用。这很好地解释了电离辐射选择性损伤线粒体DNA控制区序列的原因。为了确定电荷转移在线粒体DNA非随机损伤中的重要性和保守性，研究人员选取了107个脊椎动物线粒体DNA全序列进行分析。结果发现GGG元件在恒温动物线粒体DNA控制区中富集，变温动物中其含量则很低（图三）。这项发现进一步说明了电荷转移在物种线粒体DNA进化中的重要作用。
这项工作由国家重点基础研究发展计划973项目（2010CB834202）和国家自然科学基金重点项目(10835011)资助完成。
图一电离辐射引起剂量依赖性和区域特异性的线粒体DNA损伤
图二生物信息学手段筛查GGG片段在线粒体DNA上的分布
图三 GGG元件选择性地在脊椎动物中恒温动物的线粒体DNA控制区富集
