新的深入了解基因打开或关闭

与胎盘,胎盘的团队发现37%基因组低甲基化区域,称为部分甲基化领域(pmd)的基因表达是关闭的,这不同于大多数人体组织,70%的基因组的高度甲基化。

虽然pmd细胞系已确定,这是第一次他们被发现在正常的人体组织。除了加强我们对表观遗传学的理解,这项工作可能影响癌症研究和帮助说明环境毒素影响胎儿发育。这篇论文发表在本周的《美国国家科学院学报》(PNAS)。

瓦解以来超过十年前,人类基因组已经流行的兴趣和强烈的科学关注的焦点。但是基因组不单独行动;有许多因素影响是否开启或关闭基因。其中一个是一个后生称为甲基化的过程,在这一群碳和氢原子(甲基)附加到DNA,调节基因表达。

“我喜欢认为表观遗传学基因代码之上的一层,”资深作者Janine拉塞尔说,医学微生物学和免疫学教授。“这不是DNA序列,但层最重要的是,甲基化是第一层。这些层为细胞提供很多信息何时何地打开基因。”

如何以及何时基因被激活(或灭活)可以对人类发展有深远的影响,癌症和环境毒素的生物遗产。在此研究之前,pmd只有被发现在培养的细胞系,这导致一些科学家怀疑他们存在在试管外。本研究证实了它们存在于胎盘组织,为胎儿发育至关重要的窗口。

“胎盘是母亲和胎儿之间的接口,”拉塞尔说,他是加州大学戴维斯分校的研究员附属研究所。“这是一个时间胶囊从很多重要的甲基化事件发生时。”

此外,胎盘组织是有趣的研究,因为它有许多入侵特征通常与癌症有关。事实上,许多癌症,如乳腺癌和结肠癌,广泛的pmd。拉萨尔指出抗癌表观遗传疗法调整甲基化可以在此基础上提炼改善对pmd的理解。

这项工作还可以增强我们的能力来检测遗传缺陷。甲基化和其他表观遗传数据,提供信息,不能只基因组中发现。例如,绝大多数的细胞在体内含有相同的遗传密码。然而,添加甲基化允许科学家所提供的信息来确定特定DNA是从哪里来的。

“甲基化模式就像指纹,显示来自哪个组织DNA,”拉塞尔说。“你不能仅从DNA序列的信息。因此,甲基化生物标志物的研究可能是一个非常丰富的来源。”

在这项研究中,pmd包含胎盘基因组的37%,其中包括3815个基因,基因总数的17%左右。当发现low-methylation地区,这些基因不太可能被转录成蛋白质。研究人员还发现,pmd也含有更多的高度甲基化CpG岛(与大量的胞嘧啶,鸟嘌呤,对基因组区域),通常与基因启动子的转录沉默。

因为胎盘pmd包含许多基因与神经系统发育有关,尤其是自闭症,拉萨尔指出,未来的研究可以探讨表观遗传学如何影响自闭症基因在出生时。

“我们正在寻找生物标记物预测神经发育的结果,”拉塞尔说。“现在我们有一系列的摄像镜头从一个关键时期,我们认为环境因素是大脑活动中发挥作用。”