JCB：“流放”DNA的表观遗传学修饰
皮肤细胞在发挥作用时启动的基因与肝细胞完全不同，而其他基因需要保持关闭。将基因“流放”到细胞核边缘，是能够一举关闭大量基因的重要途径。Johns Hopkins大学的一项新研究揭示了DNA被发配到细胞核边疆的具体机制，这一过程对于控制基因表达和决定细胞命运至关重要。相关论文发表在近期的Journal of Cell Biology杂志上。
“我们发现，特定DNA序列和蛋白标签将DNA送到细胞核边缘，令相应基因保持沉默，” Johns Hopkins大学医学院的助理教授Karen Reddy说。
我们可以将细胞核看作是一个充满了DNA双链的圆形房间，来来去去的蛋白开启、关闭、剪切、修补和读取这些序列。在细胞核的边缘，核纤层网络在核膜内侧支持着细胞核的形态。近年来越来越多的证据表明，这一网络并不仅仅是个支持性的结构，也和细胞关闭大量基因的能力有关。人们认为，被“流放”的DNA片段粘附在核纤层上，让蛋白因子难以靠近。
这种关闭一整片基因组的方法，在发育过程中特别有用。胚胎中的细胞有着不同的命运，需要用同样的基因组合成不同的蛋白质。不过科学家们还不清楚，是什么在合适的时间把特定DNA送到核纤层的。
Reddy及其同事收集了小鼠的未成熟类皮肤细胞和成熟免疫系统细胞，在这两种细胞中比较了粘附在核纤层上的DNA片段，鉴定了差异性基因附近的不同点。他们发现，粘附在核纤层上的DNA区域是相当一致的，不存在只是偶尔连在核纤层上的“灰色区域”。
随后，研究人员切下了与核纤层相连的DNA片段，并将其插入测试细胞的染色体，观察附近染色体片段移动到核纤层的过程。研究显示，这些片段与蛋白YY1结合，而YY1将其周围的DNA送到核纤层。
研究人员指出，DNA移动到核纤层需要两个分子标签。这些标签位于组蛋白上，属于一种经典的表观遗传学调控——甲基化。表观遗传学调控是一种不涉及DNA序列的基因调控机制。YY1将负责甲基化的蛋白招募到组蛋白上，不过目前还不清楚YY1是否还有其他功能，比如像磁石一样把DNA连到核纤层。
“这是首次发现DNA连上核纤层，与特定组合的表观遗传学修饰有关，”Reddy说。“现在我们感兴趣的是，不同类型的细胞如何利用这一机制来调节不同的基因。”
