生物通报道:核仁位于细胞核异染色质区域,执行细胞最关键的功能——制造核糖体。最近劳伦斯伯克力国家实验室能源部生命科学局研究员Gary Karpen 和 Jamy Peng找到两种调节核仁结构和细胞核其它结构、维持黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)基因组稳定性的途径。研究结果刊登于《Nature Cell Biology》杂志电子版。
果蝇基因组和人类基因组有很多相似之处,了解果蝇细胞核结构有助于治疗人类出生缺陷和癌症等疾病。细胞核中各种结构的组织形式对于基因表达有很深的影响,一旦调节失败,包括DNA重复序列甚至整条染色体在内的基因组会异常聚集。
异染色质的表观遗传学
表观遗传学主要是指在DNA序列不发生变化的情况下,通过细胞核的结构和空间重排,控制细胞和有机体的功能。异染色质介导基因沉默、染色体遗传等过程。Karpen 和Peng鉴别出调节异染色质两种重要功能的分子途径。一种是指控制异染色质内和异染色质外的DNA重复序列,另一种是指控制核仁的组织和结构。
许多基因位于密度较低的常染色质中,DNA易被核糖体接近。相反,异染色质密度较高,含有的基因数量很少,其中数量较多的小段重复序列不编码蛋白。最具代表性的异染色质位于染色体末端(与端粒相邻)和染色体着丝粒两侧,其功能是一个值得观注的领域。表观遗传学的根源也来自于基因。研究人员首先鉴别出影响异染色质组织形式的基因,然后寻找这些基因表达的蛋白,最终揭示它们作用于异染色质的机制。

核仁(深蓝)被异染色质包围
研究过程:
先前的果蝇实验已经鉴别出具有抑制基因表达作用的许多基因,即已知的variegation(花斑,各种原因所引起的动植物组织部分区域表型不同)抑制物,被称为Su(vars)。Su(vars)3-9基因家族编码的蛋白对核小体中特定组蛋白进行化学修饰。
Su(var)3-9蛋白在组蛋白H3的第九个氨基酸残基(赖氨酸)加上甲基化基团(甲基化靶标组蛋白代码H5K9,K代表赖氨酸),引起染色质浓缩。
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