NAR:科学家阐明基因调节过程中的关键表观遗传开关机制

2016-10-17 17:14 来源: 生物谷
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  2016年10月16日 讯 /生物谷BIOON/ --日前,来自普渡大学的研究人员通过研究阐明了一种关键的表观遗传学机制,其或许是一种关键因子来揭示基因如何被开启和关闭,相关研究刊登于国际杂志Nucleic Acids Research上。遗传学和表观遗传机制都能够调节人类机体基因的表达,外部环境因素,比如来自烟草烟雾中的致癌物或许就能够干扰机体正常的表观遗传调控机制,这就会改变基因表达,进而导致癌细胞的产生。

图片摘自:lifescience.roche.com

  研究者Humaira Gowher非常感兴趣研究控制基因表达的机制,文章中他通过操纵表观遗传因子,比如将DNA甲基化添加至基因的某个位点来研究基因表达的过程;基因表达能够通过遗传调控元件,比如启动子和增强子,当细胞需要表达特殊基因时,其增强子元件就会同启动子进行相互作用来刺激基因的活化;当基因需要被关闭或抑制时,其特殊的增强子就会脱离启动子。

  所谓的DNA甲基化就是将甲基化基团添加到DNA的碱基胞嘧啶上,从而将胞嘧啶转换为甲基胞嘧啶,基因启动子和增强子位点甲基胞嘧啶的存在和基因的失活直接相关,DNA的甲基化能够通过名为DNA甲基转移酶(Dnmts)来进行催化。文章中,研究者Gowher及其同事通过研究发现,在基因表达期间,Dnmts对于释放增强子非常重要,而且特殊的酶类能够扮演“继电器开关”的作用,即一种酶类的活性能够开启下一个酶类的活性,最终诱导Dnmt3a在特殊位点对DNA进行甲基化作用。

  研究者表示,我们发现的过程或许能够为细胞提供一种途径来在特殊增强子位点控制Dnmts的活性,而在这种特殊的增强子位点上DNA的甲基化必须被“存放”以便当其在需要时能够关闭特殊基因的表达。此外研究者还研究了一类多潜能性基因的机制,即这种基因在干细胞中进行表达,干细胞能够快速复制并且停留在一种未分化的阶段以便其能够被进行指派成为特殊类型的细胞,在细胞分化的过程中,多潜能性基因能够被关闭而且DNA甲基化也会发生。

  当外部因子或环境因子对分化的细胞进行作用时,DNA的甲基化作用就会被干扰,从而就会诱发细胞变为多潜能状态,最终就会导致损伤和癌变的细胞快速增殖。最后研究者Gowher说道,理解细胞调节抑制机制的途径或许就能够帮助我们理解损伤发生的原因,同时也为开启特定基因的表达提供思路。后期研究中研究者将会继续深入研究基因上游所发生的事件,尤其是对能够调节DNA甲基转移酶活性的信号进行研究。