Science：表觀遺傳學調控顛覆性別差異老觀點
日期：2012-07-23 08:23:11
英國生物信息學研究所EMBL-EBI和德國Max Planck免疫表觀遺傳學研究所MPI的研究人員發現了細胞同時調節多種不同基因活性的方式。這一研究成果發表在Science雜志上，揭示了性別差異背后的重要機制，顛覆了此前的普遍觀點。
該研究分析了果蠅調控一系列重要基因的機制。雌性果蠅擁有兩個X染色體，而雄性只有一個，這就需要避免雌性X染色體上的基因產生兩倍于雄性相應基因的蛋白。研究人員發現，雄性果蠅通過使其X染色體基因產量翻倍來避免上述情況，在雄性果蠅體內一個表觀遺傳學酶使成千上萬的不同基因產量翻番。
“想象一下，你有成千上萬不同大小、不同形狀半滿的玻璃杯，”在EMBL-EBI領導該研究的Nick Luscombe說。“現在要將它們同時裝滿，這可是一個相當復雜的機制。”
研究人員需要檢測表達量提高的信號來研究基因的表達量，在絕大多數這類研究中，基因表達升高的系數都在10到100之間，而在這項研究中這一信號只有2。要精確檢測這樣微弱的信號是并不容易，研究人員對數百個基因進行了大量研究和生物信息學分析。
研究人員發現H4K16（組蛋白H4賴氨酸16）的高度乙酰化，使單條雄性X染色體上的基因轉錄翻倍。對RNA聚合酶II進行精確定量發現，結合到雄性X染色體的RNA聚合酶II是結合到雌性X染色體上的兩倍。這意味著兩性之間的差異來源于轉錄的起始階段，當聚合酶首次結合DNA時。這與科學界中的普遍觀點不同，此前人們普遍認為性別差異相關的調控機制是在轉錄過程中開始的。
發現雄性X染色體基因雙倍表達機制帶了深遠的意義，在這一機制中組蛋白乙酰化修飾廣泛影響了染色質的結構，從而實現了對RNA聚合酶II功能的精確控制。這是人們首次發現一個直接而清晰的機制，將組蛋白修飾與控制成千上萬基因表達的聚合酶活性聯系起來。
研究人員計劃繼續深入研究這種廣泛調節機制中的各種因素，并分析這一機制如何與細胞其他遺傳信息微調方法協同起作用。
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