科學(xué)家揭示了如何解釋DNA中的表觀遺傳變化
來自Karolinska Institutet的一項新的科學(xué)研究,闡明了人類細胞中不同的DNA結(jié)合蛋白如何對DNA分子的某些生化修飾產(chǎn)生反應(yīng)??茖W(xué)家報告說,一些“主要”調(diào)節(jié)蛋白可以激活基因組區(qū)域,這些區(qū)域由于表觀遺傳變化而通常是無活性的。他們的發(fā)現(xiàn)有助于更好地理解基因調(diào)控,胚胎發(fā)育和導(dǎo)致癌癥等疾病的過程。
DNA分子攜帶四個核苷酸堿基序列形式的信息,腺嘌呤(A),胞嘧啶(C),鳥嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T),其可以被認為是基因組語言的字母。字母的短序列形成'DNA詞',決定蛋白質(zhì)在體內(nèi)何時何地產(chǎn)生。
幾乎人體中的所有細胞都以完全相同的順序包含字母。然而,不同的基因在不同的細胞類型中是活躍的(表達的),允許細胞以其特定的作用起作用,例如作為腦細胞或肌細胞。這種基因調(diào)控的關(guān)鍵在于專門的DNA結(jié)合蛋白 -轉(zhuǎn)錄因子 - 與序列結(jié)合并激活或抑制基因活性。
DNA字母C以兩種形式存在,胞嘧啶和甲基胞嘧啶,可以被認為是具有和不具有重音(C和Ç)的相同字母。DNA堿基的甲基化是一種表觀遺傳修飾,即基因組中的生物化學(xué)變化,不會改變DNA序列。C的兩種變體對可以制備的蛋白質(zhì)的種類沒有影響,但它們可以對蛋白質(zhì)產(chǎn)生的時間和地點產(chǎn)生重大影響。先前的研究表明,C被甲基化的基因組區(qū)域通常是無活性的,并且許多轉(zhuǎn)錄因子不能與含有甲基化的序列結(jié)合。
通過分析數(shù)百種不同的人類轉(zhuǎn)錄因子,瑞典卡羅林斯卡研究所的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)某些轉(zhuǎn)錄因子實際上更喜歡甲基化的Ç。這些包括在胚胎發(fā)育中很重要的轉(zhuǎn)錄因子,以及前列腺癌和結(jié)腸直腸癌的發(fā)展。
“結(jié)果表明,這種”主要“調(diào)節(jié)因子可以激活通常無活性的基因組區(qū)域,導(dǎo)致在發(fā)育過程中形成器官,或?qū)е聦?dǎo)致癌癥等疾病的細胞病理變化”,教授說??_林斯卡醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生物化學(xué)和生物物理學(xué)系的Jussi Taipale領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。
這些結(jié)果為破解控制基因表達的遺傳密碼鋪平了道路,并將對理解發(fā)育和疾病產(chǎn)生廣泛的影響。與疾病相關(guān)的基因組信息的可用性正在以指數(shù)級增長的速度擴大。
“這項研究確定了DNA結(jié)構(gòu)的修飾如何影響轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合,這增加了我們對細胞中基因如何被調(diào)節(jié)的理解,并進一步幫助我們破譯寫入DNA的語法”,Taipale教授說。
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