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        表觀遺傳變阻器揭示了基因調(diào)控如何被遺傳和維持
        
			
        
				2019-05-09 09:33:51
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        雖然我們的基因組包含大量基因，這些基因負(fù)責(zé)生命所需的幾乎所有細(xì)胞和發(fā)育過(guò)程，但是調(diào)節(jié)它們的表達(dá)的復(fù)雜舞蹈對(duì)于遺傳程序的成功執(zhí)行至關(guān)重要?；虮仨氃谶m當(dāng)?shù)臅r(shí)間打開(kāi)和關(guān)閉，或者在某些情況下，根本不打開(kāi)或關(guān)閉。
        

        表觀遺傳變阻器揭示了基因調(diào)控如何被遺傳和維持
        

        甲基化 - 向DNA添加化學(xué)標(biāo)簽 - 通常會(huì)降低甲基化基因的表達(dá)。在許多情況下，DNA甲基化可以被認(rèn)為是基因的障礙?；蚣谆潭仍礁?，它活躍的可能性就越小。例如，這種遺傳分界對(duì)于確保參與特定發(fā)育階段的基因在正確的時(shí)間是活躍的是至關(guān)重要的。甲基化對(duì)于適當(dāng)?shù)募?xì)胞功能是必需的，并且其失調(diào)與諸如人類(lèi)癌癥的疾病相關(guān)。盡管其重要性，但對(duì)于如何繼承或維持關(guān)鍵的甲基化模式知之甚少。懷特黑德研究所成員Mary Gehring和她的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)確定了一種維持甲基化的重要機(jī)制，當(dāng)它被破壞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致擬南芥植物基因組的大部分去甲基化。他們的工作本周在Nature Communications雜志上有所描述。
        

        在植物擬南芥中使用一種不尋常的基因，Gehring正在戲弄支持甲基化的機(jī)制。通過(guò)打破這個(gè)獨(dú)特基因的“循環(huán)”，她實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Gehring和Ben Williams已經(jīng)獲得了關(guān)于如何維持甲基化的重要見(jiàn)解，包括一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)，即在某些情況下可以恢復(fù)先前擦除的甲基化。
        

        為了更好地理解甲基化的遺傳性，Gehring和Williams密切關(guān)注擬南芥植物中的ROS1基因異常，該基因編碼的蛋白質(zhì)可以從其自身基因和其他基因中去除甲基化。以前，Gehring和Williams確定ROS1甲基化實(shí)際上與現(xiàn)有范例完全相反 - 與大多數(shù)基因不同，當(dāng)該基因的一小段被甲基化時(shí)，該基因?qū)嶋H上被激活而不是失活。相反，如果它被甲基化，則基因被打開(kāi)。因此，ROS1可以作為擬南芥基因組的變阻器：隨著甲基化的增加，ROS1開(kāi)啟并開(kāi)始去除甲基，隨著甲基化的減少，ROS1關(guān)閉并降低其去甲基化活性。
        

        在目前的研究中，威廉姆斯改變了ROS1的甲基化，使其活性與基因組中的甲基化水平脫鉤，以便了解這種改變對(duì)整個(gè)基因組甲基化的影響。當(dāng)他分析植物的甲基化時(shí)，它是亂七八糟的。甲基化在整個(gè)基因組中丟失，并且在后續(xù)世代中逐漸減少，除了被稱(chēng)為異染色質(zhì) - 基因組區(qū)域的強(qiáng)烈抑制的基因組的特定部分。有趣的是，威廉姆斯發(fā)現(xiàn)，盡管ROS1調(diào)節(jié)電路發(fā)生了變化，基因組的這些異染色片段實(shí)際上恢復(fù)了它們的甲基化并接近第四代完全甲基化 - 同一時(shí)間點(diǎn)，基因組的其余部分已經(jīng)失去了大部分甲基化。
        

        研究人員確定，他們發(fā)現(xiàn)的ROS1回路對(duì)于甲基化穩(wěn)態(tài)非常重要，因?yàn)樗谥袛鄷r(shí)會(huì)導(dǎo)致甲基化的遺傳丟失。然而甲基化在一些位置返回，盡管不是立即，表明擬南芥采用多種機(jī)制來(lái)維持甲基化穩(wěn)態(tài)。Gehring和Williams對(duì)重新甲基化的延遲感到好奇，并正在努力確定其原因以及其他可能在調(diào)節(jié)這一關(guān)鍵過(guò)程的工作機(jī)制。
        
			

			
          
        
			
        
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