2月26日探索 DNA 折疊如何影響基因活性

來自 Skoltech、NRC Kurchatov 研究所分子遺傳學(xué)研究所、羅蒙諾索夫莫斯科國立大學(xué)和其他地方的俄羅斯研究人員已經(jīng)闡明了在精子發(fā)育的兩個早期階段之間轉(zhuǎn)換的果蠅性細(xì)胞中基因激活背后的機(jī)制。

類似的機(jī)制使我們體內(nèi)的細(xì)胞——肌肉、神經(jīng)、肝臟等——彼此不同，也許也與病態(tài)細(xì)胞不同。該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果發(fā)表在Nucleic Acids Research上，關(guān)于 DNA 呈現(xiàn)的形狀如何調(diào)節(jié)哪些基因是活躍的。這些發(fā)現(xiàn)是朝著闡明疾病機(jī)制及其與 DNA 包裝有關(guān)的原因邁出的一步。

除非您有不尋常的遺傳疾病或器官移植，否則您體內(nèi)的所有細(xì)胞(生殖細(xì)胞除外)都攜帶相同的 DNA。使腦細(xì)胞的外觀和行為不同于心臟細(xì)胞的原因是 DNA 中的一組特定基因，這些基因根據(jù)組織類型和發(fā)育階段而被激活。

這種所謂的基因調(diào)控背后的機(jī)制仍然未知，但科學(xué)家們懷疑它們與 DNA 在細(xì)胞核內(nèi)的包裝方式有很大關(guān)系。“DNA是一個2米長的分子，擠在細(xì)胞核內(nèi)，直徑約為百分之一毫米。根據(jù) DNA 所假設(shè)的特定 3D 配置，攜帶不同基因的區(qū)域要么可被蛋白質(zhì)激活，要么被埋在沒有蛋白質(zhì)到達(dá)它們的地方，從而使它們失去活性，”——Skoltech 助理教授 Ekaterina Khrameva 解釋道。

如果 DNA 包裝是細(xì)胞調(diào)節(jié)活躍基因的方式，那么異常包裝會導(dǎo)致調(diào)節(jié)錯誤并導(dǎo)致疾病。她繼續(xù)說：“到目前為止，很少有疾病與不正確的 DNA 包裝明確相關(guān)，但可能還有更多。只是用于繪制 DNA 構(gòu)象圖的技術(shù)——細(xì)胞核內(nèi)分子的空間構(gòu)型——自 2009 年以來才出現(xiàn)。”

初級研究科學(xué)家 Anna Kononkova 補(bǔ)充道：“問題在于，僅檢測健康細(xì)胞中的 DNA 構(gòu)象并將其與患病細(xì)胞中的 DNA 構(gòu)象進(jìn)行對比是不夠的。為了了解這種疾病背后的機(jī)制并找出治療方法，科學(xué)家們必須準(zhǔn)確地知道不正確的包裝對每種特定疾病的基因功能有什么影響。”

“到目前為止，我們正試圖了解 DNA 包裝如何影響基因調(diào)控的一般規(guī)則。我們使用的模型是果蠅，特別是它的未成熟性細(xì)胞，稱為精原細(xì)胞，因?yàn)樗l(fā)育成精母細(xì)胞，一種前精子細(xì)胞，”她詳細(xì)說明。

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