酶復(fù)合物DCC如何識(shí)別X染色體
在果蠅果蠅的雄性細(xì)胞中,X染色體的活性是雌性細(xì)胞的兩倍。慕尼黑大學(xué)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了負(fù)責(zé)識(shí)別染色體的酶的方法。在許多物種中,性染色體分布不均:在人類和模型生物中,黑腹果蠅雄性細(xì)胞僅擁有一條X染色體,不像雌性細(xì)胞,其含有兩個(gè)X. 雄性果蠅通過(guò)將單個(gè)X染色體的活性加倍來(lái)補(bǔ)償這種短缺。這個(gè)重要的過(guò)程由酶復(fù)合物控制稱為DCC(劑量補(bǔ)償復(fù)合物)。LMU的生物醫(yī)學(xué)中心(BMC)的LMU生物學(xué)家Peter Becker教授說(shuō):“這種調(diào)節(jié)因子如何將X染色體與其他所有染色體區(qū)分開(kāi)來(lái),長(zhǎng)期以來(lái)一直沒(méi)有得到解決。” Becker的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)報(bào)道了一個(gè)重要的概念和方法上的突破:研究人員證明了DNA形狀細(xì)節(jié)的關(guān)鍵作用。此外,他們還確定了與X染色體結(jié)合的酶復(fù)合物部分。從果蠅中獲得的見(jiàn)解不僅對(duì)于理解果蠅中的基因調(diào)控很重要,而且還說(shuō)明了以類似方式影響所有生命形式的基本機(jī)制。
迄今已知DCC酶復(fù)合物與X染色體的約300個(gè)結(jié)合位點(diǎn)。研究人員從他們的DNA序列中計(jì)算出識(shí)別序列(稱為共有序列),其中每個(gè)位置都被特定的DNA構(gòu)建塊占據(jù),與所有結(jié)合位點(diǎn)相比,它最常發(fā)生。貝克爾表示,“問(wèn)題在于,在大多數(shù)DCC結(jié)合位點(diǎn)上可以穩(wěn)健識(shí)別的共有序列特征在所有其他染色體上也存在數(shù)千倍”。“由于這個(gè)原因,我們以前無(wú)法預(yù)測(cè)特定的DNA序列是否實(shí)際上是一個(gè)功能性的DCC結(jié)合位點(diǎn)。”
Becker描述的一種新策略是“全基因組生化分析”,現(xiàn)在已向前邁出了重要一步。研究人員能夠證明來(lái)自DCC調(diào)節(jié)因子的一個(gè)特定構(gòu)件 - MSL2蛋白 - 足以可靠地結(jié)合共有序列。此外,MSL2蛋白實(shí)際上具有兩個(gè)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域,其中一個(gè)結(jié)合DNA序列,這擴(kuò)展了先前已知的共有序列。“我們稱這個(gè)新簽名為'PionX',因?yàn)槭聦?shí)證明這些結(jié)合位點(diǎn)代表了X染色體上的第一個(gè)DCC接觸點(diǎn)。然而,蒼蠅基因組中有大約2,700個(gè)序列類似于PionX簽名, Becker說(shuō),其中只有57個(gè)作為真正的MSL2結(jié)合位點(diǎn)“。
“決定性的突破是由BMC生物信息學(xué)家實(shí)現(xiàn)的,首先是Tobias Straub,他計(jì)算了堿基對(duì)序列如何影響DNA的復(fù)雜結(jié)構(gòu),也被稱為'DNA形狀'”,Becker說(shuō)。研究人員確定了PionX序列共有的特定形狀,優(yōu)選被MSL2蛋白識(shí)別。這種結(jié)構(gòu)具有重要的區(qū)別:它區(qū)分X染色體上的結(jié)合位點(diǎn)與其他所有結(jié)合位點(diǎn),通過(guò)劑量補(bǔ)償復(fù)合物實(shí)現(xiàn)選擇性相互作用和調(diào)節(jié)。貝克爾說(shuō):“我們的工作決定性地推動(dòng)了對(duì)X染色體劑量補(bǔ)償過(guò)程中染色體范圍調(diào)控的理解。” “然而,
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