Nature：揭示細(xì)胞命運(yùn)的表觀遺傳學(xué)“指紋”
日期：2011-12-27 08:40:17
近日來(lái)自瑞士巴塞爾Friedrich Miescher生物醫(yī)學(xué)研究所（FMI）和諾華生物醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家們?cè)凇蹲匀弧罚?SPAN lang=EN-US>Nature）雜志上發(fā)表了細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控研究相關(guān)的振奮人心的新成果。他們鑒別出了新的表觀遺傳學(xué)模式，并證實(shí)這些模式是由轉(zhuǎn)錄因子動(dòng)態(tài)產(chǎn)生，且受到細(xì)胞類(lèi)型及發(fā)育階段的影響。鑒定出的這些表觀遺傳學(xué)“指紋”將有助于研究人員對(duì)細(xì)胞的歷史及命運(yùn)作出推論，也有助于深入了解導(dǎo)致諸如癌癥等疾病的分子機(jī)制及過(guò)程。
一小塊油漆、一個(gè)指紋或是遺留的一根纖維……這些不起眼的線(xiàn)索或許就是幫助推導(dǎo)出犯罪現(xiàn)場(chǎng)事件發(fā)生的關(guān)鍵信息。在一項(xiàng)搜尋人體大多數(shù)基因調(diào)控機(jī)制相關(guān)的線(xiàn)索研究中，研究人員如今發(fā)現(xiàn)了一些結(jié)合到DNA上的蛋白質(zhì)遺留下了一些特異性的分子指紋。隨后，他們利用一種高度靈敏的方法，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄因子以一種靶向性的方式操縱了DNA上的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記。這些分子線(xiàn)索將幫助研究人員深入了解基因的調(diào)控機(jī)制。
在這篇文章中，巴塞爾大學(xué)教授及FMI的負(fù)責(zé)人Dirk Schübeler實(shí)驗(yàn)室的表觀遺傳學(xué)家們與來(lái)自Michael Stadler領(lǐng)導(dǎo)的計(jì)算生物學(xué)中心的生物信息學(xué)家們展開(kāi)合作，針對(duì)干細(xì)胞及神經(jīng)元祖細(xì)胞（neuronal progenitors）的甲基化模型進(jìn)行比較分析，生成了以堿基對(duì)為分辨率的基因組DNA甲基化圖。研究人員發(fā)現(xiàn)DNA上存在一些特異的“低甲基化區(qū)域”（ low methylated regions, LMRs）。這些LMRs位于調(diào)控轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞命運(yùn)的一些基因區(qū)域中，在不同的細(xì)胞類(lèi)型之間存在著顯著的差異。進(jìn)一步的分析結(jié)果表明轉(zhuǎn)錄因子以一種靶向的方式促成了LMR模式的形成。缺乏轉(zhuǎn)錄因子的作用，DNA仍舊可以維持甲基化及緊密包裝的狀態(tài)。此外，LMRs處于動(dòng)態(tài)中，可隨細(xì)胞的發(fā)育階段而發(fā)生改變。
“這些研究發(fā)現(xiàn)代表著一種思考模式的轉(zhuǎn)變，”Schübeler注解道：“我們由此觀察到了轉(zhuǎn)錄因子與DNA甲基化之間的直接聯(lián)系，并再次深入地強(qiáng)調(diào)了轉(zhuǎn)錄因子對(duì)細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)控作用。”
此外，研究發(fā)現(xiàn)還具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。Schübeler 說(shuō)：“現(xiàn)在全世界都在致力解碼各種癌癥的表觀基因組（epigenome）。我們的研究結(jié)果表明從這些項(xiàng)目中收集到的研究數(shù)據(jù)有助于重建致癌的過(guò)程。通過(guò)這種方式，我們能夠相對(duì)簡(jiǎn)單且可靠地鑒別出可能出錯(cuò)的細(xì)胞過(guò)程和蛋白質(zhì)?！?SPAN lang=EN-US>
