一个小标签的效果

几乎每一个细胞在人体内携带一份完整的人类基因组。那是如何的细胞检测光在人眼是如此不同于,说,跳动的心脏或脾脏?

当然,答案是,每种类型的细胞有选择性地只表达一组独特的基因,积极沉默那些无关紧要的功能。科学家早就知道发生的基因沉默的一种方法是化学改性的cytosine-one写的四个基地的DNA的遗传代码来创建一个被称为“表观遗传标记5-methylcytosine (5 mc)。适当位置的标记是至关重要的许多正常的生物过程,尤其是胚胎发育。相反,错误的分配会导致广泛的癌症的发展。

但5 mc不是唯一的表观遗传标记基因。大约三年前在洛克菲勒大学,Skirmantas Kriaucionis,路德维希研究员目前基于牛津大学和纳撒尼尔·Heintz,洛克菲勒大学,发现第二个胞嘧啶的修改,将它转换成5-hydroxymethylcytosine (5 hmc)似乎扮演同样重要的角色在基因的选择性表达。从那时起,研究人员争相找出正是这个角色。在最近一期的《细胞》杂志上,Heintz, Kriaucionis和同事们报告5 hmc标记会影响基因表达相反的5 mc,并确定其信号检测和广泛的解释如何健康的大脑细胞的老鼠。自从5 hmc已知分布的变化发生在一个广泛的肿瘤细胞,这些发现可能被证明是很有价值的癌症研究。

开始,团队映射5 hmc在哪里发现三种类型的健康老鼠神经细胞的基因组。他们发现,它在很大程度上是与DNA松毛圈对其蛋白质脚手架的细胞核。5 mc信号,与此同时,主要是位于更紧密,更不容易的DNA。在松散的DNA,大多数基因表达。

的发现,他们发现5 hmc标记是分散在区域的基因组基因表达在高水平。以及其他的研究中,他们发现5 mc信号主要是位于安静的岛屿的基因组。

当研究者的视线更紧密的DNA序列,他们进一步发现5 hmc主要是种植在基因的基因编码的身体是部分proteins-not在干预序列,编码区域开始(发起人)和确定热切地基因表达(增强)。这惊讶他们,因为它是在这样的序列,一个希望一个对一个基因开关的位置。“很容易看到如何修改增强剂或可能会影响基因表达启动子区域,“Kriaucionis说,博士,助理路德维希牛津大学研究所的成员。

“事实上,我们知道5 hmc的序列在胚胎干细胞,这导致整个身体。但不太清楚这个标记基因的位置身体含有蛋白质的指令,没有时确定的序列或多少made-could有这样一个明显影响基因激活。”

Kriaucionis和同事Nathaniel Heintz的团队还发现在5 hmc是常见的地方,5 mc是发现在低水平,反之亦然。此外,模式和比率的两个标记和细胞的基因高表达在每个评估显著不同。这意味着既存的分子信号独特的各类细胞是至关重要的决定,完全5 hmc标记放置在整个基因组。这种信号的变化可能会扮演一个角色在一代的疾病,包括癌症。

接下来,研究人员试图确定5 hmc读取信号。“我们必须明白5 hmc在正常细胞,”Kriaucionis说。“理解,将帮助我们跟踪的过程基因表达的不正确的疾病。“研究人员发现,分子被称为methyl-CpG-binding蛋白质(MeCP2),结合5 mc,还结合5 hmc的细胞进行了研究。这种蛋白质突变所导致此病,发育障碍,不同严重程度取决于准确的MeCP2已经改变。最重要的是其中的一个突变MeCP2蛋白质能够绑定5 mc,但不是5 hmc。突变是导致相对较少但患者严重的认知和语言赤字。

最后,调查人员在他们的论文中展示MeCP2绑定到5 hmc驱动基因表达,使DNA的分子机制更容易解码遗传信息,而其与5 mc相反的效果。虽然目前的研究关注健康老鼠的神经组织,5 hmc的解开缠结作用基因表达可能是癌症研究的价值。其他研究人员已经表明,5 hmc高度耗尽在一些癌症,包括血液癌症急性髓系白血病和血液疾病骨髓增生异常综合征,可发展为癌症。伴随着这种损耗,是一个叫TET2的肿瘤抑制基因的干扰,它编码一种蛋白质,这种蛋白质创建5 hmc信号DNA。

Kriaucionis的实验室现在评估5 hmc扮演什么角色在不同类型的血细胞的发展,目的是破解其损失导致血液癌症的产生。