發(fā)布日期：2018-03-20

　　我們知道，精確的DNA包裝壓縮影響基因表達(dá)。你知道DNA是如何扭成一圈一圈的形狀嗎？

　　CTCF蛋白（粉紅色）形成的環(huán)，染色質(zhì)纖維（黃色）和染色質(zhì)上的DNA（藍(lán)色線條）排列其中。

　　埃默里大學(xué)的生物學(xué)家最近在《Science》發(fā)表文章，報(bào)道了 細(xì)胞“半甲基化（hemimethylation）”的具體功能。這篇文章推翻了先前關(guān)于半甲基化的猜測(cè)理論，拿出證據(jù)證明了該進(jìn)程并非添枝加葉的“隨機(jī)錯(cuò)誤”，而是人類細(xì)胞一代一代傳遞下來(lái)的“蓄意而為”。

　　“將DNA卷成環(huán)（loops）的蛋白名叫CTCF，通過(guò)這項(xiàng)研究我們發(fā)現(xiàn)CTCF蛋白需要半甲基化的DNA，”課題領(lǐng)導(dǎo)Victor Corces教授說(shuō)。“沒(méi)人報(bào)道過(guò)半甲基化的DNA還有這一功能。”

　　DNA甲基化是通過(guò)在DNA雙螺旋兩條鏈的特定堿基對(duì)上添加甲基，以改變DNA活性，該影響可以通過(guò)去甲基化逆轉(zhuǎn)。

　　當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，DNA也跟著復(fù)制，DNA復(fù)制前需要先解開(kāi)雙鏈，子鏈?zhǔn)悄告湹膹?fù)制品。“在細(xì)胞分裂過(guò)程中，保持相同的DNA甲基化狀態(tài)很重要，”Corces說(shuō)。“甲基化模式改變被證明與癌癥等疾病關(guān)聯(lián)。”

　　半甲基化是其中一條鏈添加一個(gè)甲基，而另一條鏈不加。當(dāng)一些研究人員觀察到半甲基化現(xiàn)象后，他們推測(cè)可能是由于觀察的時(shí)間點(diǎn)位于細(xì)胞分裂后和子鏈完全復(fù)制之前。另一種理論是，半甲基化是甲基化過(guò)程中的隨機(jī)錯(cuò)誤。

　　但是，Corces實(shí)驗(yàn)室的博后研究員Chenhuan Xu卻不這么認(rèn)為。

　　他們開(kāi)發(fā)了一種有關(guān)DNA甲基化繪圖的新實(shí)驗(yàn)方法。在這篇《Science》文中，研究人員通過(guò)這種方法觀察到了人類細(xì)胞復(fù)制前、中和后整個(gè)過(guò)程中DNA半甲基化的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。

 　“如果親代DNA是半甲基化的，子代DNA在相同的基因組位置也是半甲基化的，”Corces說(shuō)。“這個(gè)過(guò)程不是隨機(jī)的，而是從一代延續(xù)給下一代。”

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，半甲基化只發(fā)生在CTCF（參與DNA成環(huán)的主要蛋白質(zhì)）結(jié)合位點(diǎn)。

　　CTCF是染色質(zhì)的組份之一，它的作用是將DNA折疊并壓縮成更致密的形狀。越來(lái)越多證據(jù)表明，DNA的折疊過(guò)程不僅是為了讓DNA適應(yīng)細(xì)胞核內(nèi)狹小空間，而且是影響基因正常或失調(diào)表達(dá)的原因之一。

　　科學(xué)家們還專門(mén)開(kāi)設(shè)表觀遺傳學(xué)學(xué)科來(lái)研究遺傳基因功能的可遺傳變化，包括染色質(zhì)折疊等不涉及DNA序列變化的現(xiàn)象。

　“如果人為去掉半甲基化，CTCF就不再參與成環(huán)，”Corces說(shuō)。“半甲基化的作用似乎能讓CTCF成環(huán)。”

　　研究人員觀察到，當(dāng)CTCF制作DNA環(huán)時(shí)，它結(jié)合在最前端，向前引領(lǐng)DNA序列。

　　“過(guò)去研究表明，某些疾病與CTCF結(jié)合相關(guān)障礙有關(guān)，比如CTCF蛋白本身突變，或與之結(jié)合的DNA序列突變，”Corces說(shuō)。“如今，我們將問(wèn)題拉回到DNA環(huán)和染色質(zhì)三維組織結(jié)構(gòu)，以及它們?nèi)绾斡绊懟虮磉_(dá)。”

來(lái)源：生物通