當(dāng)有機(jī)體將其基因傳遞給后代時，它們所包含的不僅僅是 DNA 中闡明的代碼。有些還傳遞化學(xué)標(biāo)記來指導(dǎo)細(xì)胞如何使用該代碼。這些標(biāo)記傳給后代被稱為表觀遺傳。它在植物中尤其常見。因此，這里的重大發(fā)現(xiàn)可能會對農(nóng)業(yè)、糧食供應(yīng)和環(huán)境產(chǎn)生影響。
冷泉港實驗室 (CSHL) 教授和 HHMI 研究員 Rob Martienssen 和 Leemor Joshua-Tor 一直在研究植物如何傳遞保持轉(zhuǎn)座子不活躍的標(biāo)記。轉(zhuǎn)座子也稱為跳躍基因。當(dāng)打開時，它們可以四處移動并破壞其他基因。為了讓它們沉默并保護(hù)基因組，細(xì)胞會在特定的 DNA 位點上添加調(diào)控標(biāo)記。這個過程稱為甲基化。
Martienssen 和 Joshua-Tor 現(xiàn)在已經(jīng)展示了蛋白質(zhì) DDM1 如何為在新 DNA 鏈上放置這些標(biāo)記的酶讓路。 植物細(xì)胞 需要 DDM1，因為它們的 DNA 被緊密包裝。為了保持基因組緊湊有序，細(xì)胞將 DNA 包裹在稱為組蛋白的包裝蛋白周圍。“但這會阻礙各種重要酶接觸 DNA，”Martienssen 解釋道。在甲基化發(fā)生之前，“你必須移除或滑開組蛋白。”
Martienssen 和前 CSHL 同事 Eric Richards于 30 年前首次 發(fā)現(xiàn)了 DDM1 。從那時起，研究人員了解到它會沿著包裝蛋白滑動 DNA，以暴露需要甲基化的位點。馬丁森將這一運動比作沿著繩子滑行的溜溜球。他解釋說，組蛋白“可以在 DNA 上上下移動，一次暴露部分 DNA，但永遠(yuǎn)不會脫落”。通過遺傳和生化實驗，
Martienssen 準(zhǔn)確指出了 DDM1 取代的確切組蛋白。Joshua-Tor 使用 冷凍電子顯微鏡 捕獲了酶與 DNA 和相關(guān)包裝蛋白相互作用的詳細(xì)圖像。他們能夠看到 DDM1 如何抓住特定的組蛋白來重塑包裝的 DNA。Joshua-Tor 說：“結(jié)果證明，一種將 DDM1 連接在一起的意想不到的鍵對應(yīng)于多年前發(fā)現(xiàn)的第一個突變。”
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