生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)中細(xì)胞決策的新規(guī)則
一組生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞用來決定它們激活哪些基因以及在什么條件下決定的新規(guī)則,這些結(jié)果增加了我們對基因變異如何影響人類特征的理解。
“這項(xiàng)研究不僅表征了新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞活動(dòng)因素,而且還揭示了影響基因活化的物理參數(shù),從而推動(dòng)了我們對基因在時(shí)間和空間上的調(diào)控方式的理解,”生物學(xué)教授Christine Rushlow解釋道。在紐約大學(xué)和該研究的資深作者,該研究出現(xiàn)在Current Biology期刊上。
這項(xiàng)工作還包括加州大學(xué)伯克利分校的教授Hernan Garcia,他專注于一種特定的蛋白質(zhì),Zelda,Rushlow及其同事之前發(fā)現(xiàn),這種蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)在錯(cuò)綜復(fù)雜的協(xié)調(diào)中開發(fā)對發(fā)育至關(guān)重要的基因組。時(shí)尚。
在當(dāng)前的生物學(xué)研究中,研究人員試圖揭示基因調(diào)控的確切性質(zhì)的具體方面 - 這是一個(gè)至關(guān)重要的過程,因?yàn)榛蚧顒?dòng)的時(shí)間和位置的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致發(fā)育困難。
這種動(dòng)態(tài)表現(xiàn)在DNA中與稱為增強(qiáng)子的基因相鄰的短區(qū)域; 這些功能類似于邏輯電路,通過讀取細(xì)胞環(huán)境并將這些輸入整合到定義的基因活動(dòng)響應(yīng)中。
“然而,雖然我們知道基因與其增強(qiáng)子之間的許多廣泛相互作用,但很多監(jiān)管邏輯尚未被理解,”Rushlow說。
為了解決這個(gè)問題,Rushlow和她的合作者檢查了果蠅Drosophila的胚胎,該果蠅使用與人類高度相似的基因。人們早就知道,神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育所需的一個(gè)基因被一種名為Dorsal的蛋白激活,該蛋白直接與該基因的增強(qiáng)子結(jié)合。第二種蛋白質(zhì),Zelda,也與增強(qiáng)劑結(jié)合,被認(rèn)為可以增強(qiáng)背部活動(dòng) - 但它如何做到這一點(diǎn)并不完全清楚。
通過突變Zelda結(jié)合位點(diǎn)并量化基因的反應(yīng),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)激活,激活開始和激活程度的概率發(fā)生了變化,從而極大地影響了時(shí)間和空間的基因活動(dòng)。
為了確定原因,他們分離了塞爾達(dá)的活動(dòng)。使用高分辨率顯微鏡,他們發(fā)現(xiàn)Dorsal蛋白在含有Zelda位點(diǎn)的增強(qiáng)子中富集,與沒有Zelda位點(diǎn)的人相比,提供了Zelda如何增強(qiáng)背部活動(dòng)的機(jī)制,并揭示了將增強(qiáng)子的微環(huán)境與其激活基因的能力聯(lián)系起來的聯(lián)系。
“這項(xiàng)研究揭示了細(xì)胞用來決定他們激活哪些基因,何時(shí)以及多少,以響應(yīng)他們的環(huán)境,”Rushlow指出。“我們能夠在決策過程中直接觀察細(xì)胞,然后操縱和測量一部分DNA作為微小電路來做出這一決定。”
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