如何包裝DNA穩(wěn)定細(xì)胞命運的決定

Susan Gasser和她在FMI的研究小組已經(jīng)在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)了一種備受追捧的錨定蛋白，這是一種以前未被鑒定的稱為CEC-4的染色體結(jié)構(gòu)域蛋白，可直接隔離核膜上的無活性染色質(zhì)。在Cell發(fā)表的一項研究中，他們描述了CEC-4如何促進(jìn)細(xì)胞核三維組織的機(jī)制，并確定了核錨定對穩(wěn)定細(xì)胞命運決定的貢獻(xiàn)的新范例。

盡管我們的基因在物理上非常動態(tài)，在間期細(xì)胞核內(nèi)快速隨機(jī)地移動，但也存在亞核區(qū)室，其中基因在它們不活動時被隔離，而其他區(qū)域包含可能表達(dá)的基因。這種子區(qū)域化是偶然發(fā)生的還是無意識地將無效的DNA包裝起來仍然不清楚。更重要的是，觀察到的3D組織對于細(xì)胞命運決定和生物體發(fā)育的重要性仍然難以捉摸。

弗里德里希·米歇爾生物醫(yī)學(xué)研究所(FMI)Susan Gasser小組的博士生Adriana Gonzalez-Sandoval利用基于熒光顯微鏡的秀麗隱桿線蟲的遺傳篩選，鑒定了一種將無活性DNA錨定在內(nèi)表面的蛋白質(zhì)核封套該因子是以前未表征的秀麗隱桿線蟲染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域蛋白(CEC-4)，與核膜穩(wěn)定結(jié)合并且結(jié)合含有甲基化H3K9-的染色質(zhì)，所述甲基化H3K9無活性或在變?yōu)闊o活性的途中。“這是社區(qū)長期以來一直在尋找的錨點，”加塞爾評論道。“我們的研究結(jié)果首次顯示確實存在一種特定的分子機(jī)制，導(dǎo)致觀察到的核組織無活性染色質(zhì)。它不是偶然發(fā)生的。這種蛋白質(zhì)的表征只有在FMI設(shè)施和我們的C-NIBR合作者。“

但正如科學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)的情況一樣，核組織中這位長期受歡迎的玩家沒有按預(yù)期行事。Gonzalez-Sandoval評論說：“我們非常驚訝地看到，在正常的生長條件下，轉(zhuǎn)錄在沒有這種錨的情況下沒有變化。” “即使蛋白質(zhì)存在并且明確地將異染色質(zhì)錨定在核周邊，也沒關(guān)系：如果沒有CEC-4，蠕蟲正常發(fā)育，必需的基因被轉(zhuǎn)錄，無活性的基因保持不變。我們不知道，這是什么錨好嗎?“

好吧，順序 - 或者正如諺語所說的那樣，“一切都在其中的地方” - 在擾動或壓力的條件下最有用。事實上，在第二組實驗中，Gonzalez-Sandoval表明，當(dāng)蠕蟲胚胎被迫分化成肌肉時，CEC-4可以穩(wěn)定發(fā)育?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，錨定染色質(zhì)有助于穩(wěn)定維持誘導(dǎo)的肌肉分化程序和抑制其他細(xì)胞命運。“這首先是一個令人費解的結(jié)果，但鑒于生物學(xué)背景，它相當(dāng)揭示了基因的空間分離如何促進(jìn)分化的基本原則，”加塞爾評論道。“而不是推動分化，隔離”使事情保持正常“并且有助于將誘導(dǎo)的結(jié)果限制為僅僅是肌肉基因。”

“雖然在許多方面出乎意料，但我們的結(jié)果提供了令人信服的見解：它們使我們能夠?qū)⒍ㄎ慌c壓制區(qū)分開來，并幫助我們建立了核錨定對穩(wěn)定細(xì)胞命運決定的貢獻(xiàn)的新范例，”Gasser評論道。“雖然研究結(jié)果是基于秀麗隱桿線蟲，但暗示的組蛋白標(biāo)記是保守的，因為組織特異性異染色質(zhì)在核膜上的隔離現(xiàn)象。”

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