新堿基隨基因組變化圖譜出爐

日期：2011-11-03 08:47:47

據(jù)報道，最近，美國埃默里大學(xué)醫(yī)學(xué)院和芝加哥大學(xué)研究人員合作，繪制出了小鼠大腦中5-羥甲基胞嘧啶（5-hmC）的圖譜，顯示出該堿基從發(fā)育到老化的生命過程中隨基因組變化而變化的分布方式。相關(guān)論文發(fā)表在《自然·神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)》雜志網(wǎng)站上。

此前的研究認(rèn)為，5-羥甲基胞嘧啶只是一種過渡狀態(tài)的堿基，而新圖譜表明，5-羥甲基胞嘧啶不止是一種中間狀態(tài)，其在干細(xì)胞和腦細(xì)胞中還有著特殊的平衡功能，讓一種基因在被抑制之后重新打開。2009年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種名為5-羥甲基胞嘧啶的新堿基大量分布于人體干細(xì)胞到腦細(xì)胞的DNA中，并稱之為“第六種核苷酸”，擴(kuò)展了基因家族字母表。

5-羥甲基胞嘧啶是一種表觀修飾胞嘧啶。胞嘧啶是構(gòu)成DNA的4種堿基之一，表觀修飾是基因被打開或關(guān)閉發(fā)生的變化，并非構(gòu)成DNA序列的部分。5-羥甲基胞嘧啶和另外一種起修飾作用的DNA堿基5-甲基胞嘧啶(5-mC）很相似，但它們之間的差異受到化學(xué)技術(shù)的限制一直無法分辨。

研究人員用一種化學(xué)標(biāo)記法給5-羥甲基胞嘧啶作了標(biāo)記，研究了其在小鼠大腦發(fā)育過程中的分布變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5-羥甲基胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶不同，5-羥甲基胞嘧啶更多出現(xiàn)在活躍基因中，尤其是腦細(xì)胞，而5-甲基胞嘧啶通常出現(xiàn)在那些關(guān)閉基因或是基因組的重復(fù)“垃圾”區(qū)。當(dāng)干細(xì)胞變成了構(gòu)成血液、肌肉和腦神經(jīng)的細(xì)胞時，5-甲基胞嘧啶會幫助關(guān)閉基因，而且這些被關(guān)閉的基因不再打開。

根據(jù)研究顯示，5-羥甲基胞嘧啶在DNA中只出現(xiàn)在5-甲基胞嘧啶曾經(jīng)出現(xiàn)過的地方。這表明5-羥甲基胞嘧啶好像一種臨時信號，預(yù)示著細(xì)胞將要清除5-甲基胞嘧啶標(biāo)記。

論文作者之一、埃默里大學(xué)醫(yī)學(xué)院人類遺傳學(xué)副教授金鵬（音譯）表示，目前他們正開始繪制雷特綜合征和自閉癥等神經(jīng)紊亂疾病中5-羥甲基胞嘧啶的變化方式，并打算進(jìn)一步提高探測分辨率。

總編輯圈點

雖然自1952年首次發(fā)現(xiàn)以來，5-羥甲基胞嘧啶一直是科學(xué)家關(guān)注的目標(biāo)，但近年其被關(guān)注度尤其高。僅是近6個月來，5-羥甲基胞嘧啶就多次在《科學(xué)》《自然》等權(quán)威雜志露面。這種局面很大程度要歸功于化學(xué)標(biāo)記等應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。而人們對5-羥甲基胞嘧啶認(rèn)識的深入，又給自閉癥、癌癥治療等應(yīng)用領(lǐng)域的研究投射出希望的光芒。