《自然》：表观遗传新发现启示乳腺癌

　　

生物通报道：表观遗传条件是指对染色质结构进行修饰以影响细胞内的基因表达。已经知道，表观遗传修饰是胚胎发育和癌症形成的一个重要影响因子。欧洲分子生物学实验室（EMBL）的研究人员对一个关键的表观遗传机制获得了新的了解，并且发现这种机制行动比想象的要快。

 

在本周的《自然》杂志上，研究人员报告说，雌激素导致乳腺癌细胞中发生迅速的表观遗传变化。这些新发现对我们了解细胞如何解释它们的DNA产生一定的影响，并且揭示出表观遗传调节能够迅速和长期地影响基因表达。

 

染色质结构的表观遗传变化促使或拒绝转录DNA的分子机器的接近，从而调节基因表达。这些机制中的其中一个就是DNA甲基化，即化学基团——甲基添加到DNA碱基上。甲基集团能够阻止转录机器停靠，并因此关闭基因的表达。在很长的一段时间里，研究人员都认为甲基化作用是基因活动的一种长期调节机制，这是因为甲基化标记很稳定，并且能够在细胞复制过程中保持不变。

 

EMBL的Frank Gannon的研究组发现，甲基化标记在激素或药物的触发下在乳腺癌细胞中能够迅速发生。雌激素停止使用或用抗癌药物阿霉素治疗都会导致人类乳腺癌细胞中的甲基集团从特定基因的调节区域被移除。这种治疗启动了一个完整的循环事件：脱甲基化作用使得沉默的基因开始活动，而之后的再甲基化作用又再次将它们关闭。这个循环本身每1.5小时重复一次。

 

研究人员解释说，他们的这些观察结果挑战了之前认为的甲基化作用时永久性调节基因表达的方式的理论。对甲基化作用的循环本质的新认识，有助于我们了解癌症和发育过程的分子基础。乳腺癌受到雌激素信号的影响并改变表观遗传控制。接下来，研究人员将会寻找靶向这个循环甲基化过程的小分子，以弄清它们的精确作用。（生物通雪花）

 

 

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程晓东《自然》文章揭示表观遗传学研究的新线索

 

来自美国Emory大学华裔教授程晓东（Xiaodong Cheng）领导的研究组发现了小鼠基因组中DNA序列的一种特殊模式，该模式在DNA分子调节基因表达的方式中起到基础性作用。该研究组与来自德国Jacobs大学的同事在8月22日的的《自然》杂志网络版上公布了这些发现。

 

自从科学家破解了构成人类和动物基因组的碱基密码以来，研究人员正在研究基因功能的其他化学修饰层次，即表观遗传学。表观遗传学与基因序列本身一样重要，因为它控制基因是否被开启或关闭，从而决定它们是否制造蛋白质。

 

在故去的几十年里，研究人员已经知道DNA甲基化作用（一种将甲基添加到DNA上的生化反应）是这些标记基因沉默的表观遗传修饰过程中其中一种类型，这种修饰导致靶标基因不能生产蛋白质。另外一种修饰叫做组蛋白甲基化作用，该反应也能标记包裹DNA的组蛋白。

 

但是，这种关键的选择性作用过程如何以及何时完成沉默或表达则仍然是一个谜团。DNA甲基化作用发烧在动物基因组上，多少情况下是对CG二核苷酸中的C碱基的修饰。

 

Emory和Bremen的研究人员发现了一种生化模式，并认为这种模式是对表观遗传修饰机器的一个信号。在基因组中被打上烙印的区域即甲基化区域中，他们发现了两个CG二核苷酸间的一种8到10个碱基对的重复模式。这种周期性模式与负责甲基化的酶的结构信息相一致。这种甲基化酶结构已经被Advanced Photon Source of Argonne National Laboratory所破解。

 

程教授表示，他们相信这种CG二核苷酸间的8到10个碱基对的重复模式为甲基化作用在何处发生提供了一个信号。迄今为止已经在小鼠基因组中确定出20个左右的差异甲基化位点。

 

现在，程教授的研究组能够利用这些新信息来确定出其他也具有这种碱基重复的区域是否也发生了差异性甲基化。研究人员希望能够确定出差异性甲基化作用的区域到底有多少，以及这种印记对疾病发生的影响。