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      新機(jī)制描述基因組如何自我調(diào)節(jié)
      
			
      
				2020-01-21 21:26:34
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      生物體的基因組包含其每個(gè)細(xì)胞和組織正常發(fā)育和運(yùn)作所需的所有信息。用DNA編寫的每個(gè)基因都編碼某種東西，無論是幫助定義組織形狀的結(jié)構(gòu)蛋白，催化生命化學(xué)反應(yīng)的酶，還是細(xì)胞用于交流的信號蛋白。
      

      新機(jī)制描述基因組如何自我調(diào)節(jié)
      

      就像調(diào)光器一樣，每個(gè)基因都可以強(qiáng)弱打開(表達(dá))，也可以完全關(guān)閉。單個(gè)細(xì)胞具有不同的基因表達(dá)譜，這使其具有不同的功能，使它們成為不同組織的一部分。例如，免疫細(xì)胞表達(dá)允許其識別有害入侵者的蛋白質(zhì)，而神經(jīng)元表達(dá)使其能夠?qū)⑸窠?jīng)信號傳遞給其鄰居的蛋白質(zhì)。
      

      因此，細(xì)胞抑制基因，使其保持沉默的能力至關(guān)重要。在細(xì)胞中，DNA緊緊纏繞在由蛋白質(zhì)制成的線軸上，就像纏繞在梭芯上的線一樣，這種結(jié)合的DNA-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)稱為染色質(zhì)。不同的基因具有不同的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)其表達(dá)中起重要作用。如何鑒定需要沉默的基因并將其包裝在抑制性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)中的方法尚未廣為人知?，F(xiàn)在，加州理工學(xué)院的生物學(xué)家已經(jīng)表征了細(xì)胞可以用來沉默其自身基因的分子機(jī)制。
      

      這項(xiàng)研究是生物學(xué)教授Alexei Aravin與研究教授Katalin Fejes Toth的實(shí)驗(yàn)室之間的合作。在“ 分子細(xì)胞 ”雜志上發(fā)表的兩篇新論文中對它進(jìn)行了描述 。
      

      第一篇論文探討了細(xì)胞如何使轉(zhuǎn)座子沉默，這些轉(zhuǎn)基因是寄生的遺傳元件，如果不受嚴(yán)格控制，它們可以從基因組中的一個(gè)位置跳到另一個(gè)位置，并導(dǎo)致其他基因發(fā)生突變，同時(shí)增加自身數(shù)量。眾所周知，稱為piRNA的核酸分子能夠識別和抑制有害的轉(zhuǎn)座子，但如何實(shí)現(xiàn)尚不清楚。在這項(xiàng)新研究中，作者報(bào)告說piRNA與稱為SUMO(小泛素樣蛋白)的小蛋白協(xié)同工作，該蛋白作為與其他蛋白連接的標(biāo)簽起作用。piRNA和SUMO協(xié)同修飾這些自私轉(zhuǎn)座子上的染色質(zhì)并抑制它們。
      

      第二篇論文重點(diǎn)討論了SUMO和染色質(zhì)在正常細(xì)胞基因控制中的作用。大致上有兩種主要的染色質(zhì)：異染色質(zhì)和常染色質(zhì)。常染色質(zhì)包含基因組中最活躍表達(dá)的基因，而據(jù)信異染色質(zhì)中的基因傾向于沉默。這項(xiàng)新的研究打破了現(xiàn)有的范式，表明存在于異染色質(zhì)中的基因是由于它們的染色質(zhì)環(huán)境而不是盡管如此而表達(dá)的。
      

      “我們現(xiàn)在知道SUMO可以作為沉默標(biāo)記來抑制轉(zhuǎn)座子，否則轉(zhuǎn)座子會(huì)干擾異染色質(zhì)基因的正確表達(dá)。這是SUMO的意外功能，”兩項(xiàng)新研究的第一作者，博士后學(xué)者M(jìn)aria Ninova說。
      

      加州理工學(xué)院的研究人員還發(fā)現(xiàn)，異染色質(zhì)將基因表達(dá)限制在特定組織中，并確定了一種新的機(jī)制，使細(xì)胞能夠維持異染色質(zhì)與常染色質(zhì)之間的適當(dāng)平衡。
      
			

			
        
      
			
      
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