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Nature子刊揭示“神奇”蛋白:可控制基因、应对多重病症

2018/08/24 来源:生物探索
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导读
为了维持肌体内所有类型细胞的正常发育及功能,身体需要谨慎控制一些基因的开启或关闭。近日,墨尔本科学家首次展示了一种叫做SMCHD1的蛋白,它在基因调控过程中发挥着重要作用,在必要时将需要抑制的基因聚集到特定区域,并在该区域有效禁用它们的功能,从而有助于监控身体健康。
这项发现于8月20日以“Smchd1 regulates long-range chromatin interactions on the inactive X chromosome and at Hox clusters”为题发表在《Nature Structural & Molecular Biology》杂志。

来自沃尔特和伊莱扎•霍尔研究所的Natasha Jansz博士、James Murphy副教授、Marnie Blewitt副教授等合作者领导了这项研究。作者们认为,了解SMCHD1的运作方式有助于开发治疗因SMCHD1功能异常导致的疾病的药物(如肌肉萎缩甚至癌症等)。

基因的“控制室”

在这项研究中,Blewitt及其同事发现,SMCHD1是一种高度战略性的蛋白,能够从染色体的不同部分识别和收集基因;然后,SMCHD1将基因聚集到细胞核内特定的区域,并在那里将它们有效地沉默。

Hox基因是生物体中一类专门调控生物形体的基因,一旦这些基因发生突变,就会使身体的一部分变形。令研究人员惊讶的是,他们发现SMCHD1在破坏Hox基因中是必需的。

“SMCHD1从染色体的不同点提取出Hox基因,进入一种特定“控制室”将其沉默。” Jansz博士说,“知道Hox基因是如何被调节的非常重要,因为当它们不按应有的方式运作时,会对发育产生深远的影响。例如,Hox基因有缺陷的苍蝇可能从头部长出腿。此外,Hox基因还经常在癌症中被开启,并推动肿瘤生长。”

图片来源:Pixabay

应对多重病症

Blewitt副教授说,关于SMCHD1如何运作的基本知识可能有助于研究人员为SMCHD1引起的疾病开发潜在的治疗方法,例如:

面部肩胛肱型肌营养不良症2型(FSHD2),是一种进行性肌肉萎缩疾病,目前尚无治疗方法,而有助于提高SMCHD1活性的药物可用于治疗该症状;

Prader-Willi综合征,是一种遗传性疾病,除异常症状外,还会导致肌无力和持续饥饿,从而导致肥胖和2型糖尿病,有助于抑制SMCHD1活性的药物或能治疗该病。

研究人员进一步解释,Prader-Willi综合征的发生是因为一组特定的基因处于休眠状态无法开启。如果能够找到激活这组基因的方法,他们可能能够开发针对这种疾病的靶向治疗。

Murphy指出,目前他们正在分析一个超120,000个药物样分子的文库,看看这些化合物是否有助于促进或抑制SMCHD1活性,这取决于使SMCHD1活性恢复正常所需的条件。

“既然已经明确SMCHD1是如何控制基因的,监控这些化合物是否以正确的方式工作就有迹可循了。这将有助于我们开发靶向药物,以在SMCHD1出现异常时进行干预。” Murphy总结。

责编:浮苏

参考资料:

Policing protein restrains genes to enable healthy development

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