Nature子刊:传统表观遗传学遭挑战,或开启遗传疾病治疗新思路
生物通 · 2015/10/10
最近,由巴塞罗那两家研究结构带领的一项研究表明,染色质标记,对发育过程中准时表达的基因调节来说,是无关紧要的。这项研究的结果与目前普遍接受的一种观点形成鲜明对比。研究结果发表在十月版的《Nature Genetics》,并被选作封面文章。


多细胞生物的细胞含有相同的遗传物质(基因组),但它们的结构安排和功能却有很大的差异。不同细胞类型的这种变化,来自于基因的差异表达,这受控于细胞内不同调控因子之间的相互作用,如转录因子、转录机制、DNA上发生的“表观遗传学”修饰(不改变根本的遗传代码)和染色质内的蛋白因子。

最近,由巴塞罗那基因组调控中心(CRG)首席研究员和巴塞罗那庞培法布拉大学(UPF)教授Roderic Guigó,和巴塞罗那大学(UB)遗传学系、UB生物医学研究所(IBUB)的Montserrat Corominas共同指导的一项研究表明,染色质标记,对发育过程中准时表达的基因调节来说,是无关紧要的。这项研究的结果与目前普遍接受的一种观点形成鲜明对比,该观点认为,这些表观遗传标记在基因表达的调节过程中,起着关键作用。

该项目是基于来自modENCODE项目的基因表达数据,旨在为科学界提供一个全面的、模式生物基因组功能元件的百科全书。在这种情况下,研究人员利用来自秀丽隐杆线虫和黑腹果蝇的基因组表达数据。

Montserrat Corominas解释说:“我们没有打算研究发育过程中表观遗传标记和基因表达之间的关系,而是分析这些标记在DNA处理过程中的作用。但我们很快看到,有一些高表达的基因,在它们的染色质上并没有表观遗传标记,这被认为是保持这样高水平表达所必需的。我们首先考虑的是,这可能是一个实验性的人工制品,因为发育基因只在一些特定的细胞中表达,是很常见的,这可能会导致信号从标记上被稀释出来,而不被检测到。然而,当我们分析来自modENCODE项目的数据时,我们意识到,在发育过程中被调节的基因,即使缺乏预期的染色质标记时,也确实发生了表达。我们的很多工作都集中在,用实验证实这些结果。”

胚胎发育是一个充分研究的过程,在这个过程中,基因表达的精确调控是至关重要的,因为许多基因是同时表达的,并且是以一种准时的方式。现在,巴塞罗那这2个研究小组的工作,通过专注于发育过程中起作用的基因和某些组织特异性的基因,为我们了解这个过程提供了新的信息。

Roderic Guigó说:“目前,我们已经拥有了计算机模型,可帮助我们根据基因的染色质修饰,预测基因表达的模式。现在我们的工作增加了一个以前没有想过的新方面,这将帮助我们制备出更可靠的预测模型。我们的研究结果是基于两种模式生物的基因表达。现在我们必须探究,我们在这两种生物中观察到的结果,是否对人类也同样适用。如果是这样,我们的研究结果,对于改进操纵或调节基因表达水平的方法,是非常有用的,对于研究和治疗已知由特定基因表达引发的疾病,也是非常有用的。”

这项研究结果发表在十月版的《Nature Genetics》,并被选作封面文章。

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