Cell:表观基因组学重大进展

【字体: 时间:2008年04月21日 来源:生物通

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  近期,新的高通量测序技术使Salk生物研究所的研究人员描绘出模式植物拟南芥基因组中的个体DNA修饰,并且弄清了对拟南芥26000个基因中每个基因活性的影响!

  

生物通报道:近期,新的高通量测序技术使Salk生物研究所的研究人员描绘出模式植物拟南芥基因组中的个体DNA修饰,并且弄清了对拟南芥26000个基因中每个基因活性的影响!

 

Salk研究所植物生物学实验室的Joseph Ecker博士解释说,在很长一段时间里,一种流行观点认为个体修饰并没有那么关键。高等真核生物基因组被这种表观修饰进行了加工。但是,除非能够进行大规模的详细分析,否则是无法知晓一个特定的表观遗传标记关键与否。

 

Salk的这项研究的结果发表在最新一期的《Cell》杂志上,该研究描绘出表观基因组的一种动态、不断变化的详细图谱。表观基因组是基因序列本身内在调节之外的一层基因控制。

 

对表观基因组的细节和整体研究将会使研究人员更好地了解植物生产和胁迫抗性、人类基因组的动态变化、干细胞自我更新能力和表观因素如何促进肿瘤和疾病的发生。

 

近年来的发现使人们越来越清楚地知道,遗传学的内容远远不止构建我们基因的基本构建序列。表观修饰(如将甲基等分子添加到DNA骨架上而不改变DNA序列本身)能够改变基因与细胞转录机器之间的反应方式,并且使细胞拥有了微调基因表达的一个另外的工具。

 

这项新研究的目的是整合多重水平的表观遗传信息,其原因是由于我们对全基因组甲基化调节了解的还很少。

 

转录体包括所有来自DNA的RNA拷贝或专利本。转录体又mRNA构成,它充当蛋白质制造的模板,当然也包括调解性的小RNA即smRNA。

 

在Lister博士开始研究控制基因表达的多层次表观调节前,他不得不先研发使他能够分析单碱基分辨率的基因组甲基化技术以及测序完整转录体的技术。

 

参与这项研究的Western Australia大学ARC植物能源生物卓越中心的研究人员开发出一种强大的网络基因组浏览器,这种技术对解读大量数据中隐藏的信息至关重要。

 

细胞利用一个酶“军团”将甲基添加到特定位置上,从而维持已建立的模式或去除不希望的甲基集团。当Lister和同事比较正常细胞和缺少特定酶联合的细胞时,他们发现细胞耗费大量“精力”维持基因组特定区域的非甲基化状态。

 

另外,他们还发现,当敲除掉整个甲基化酶时,一种不同类型的甲基化酶会补上缺口。这一发现与一类新的抗癌药物有关,这类药物通过改变肿瘤细胞中的甲基化模式起作用。

研究人员表示,当你成功敲除一种甲基化酶,却可能增加了另外一种类型的甲基化酶。Echer表示,他们不久将能够弄清发生了哪种成分的改变以及如何避免不希望的结果。

 

之前的研究发现,一套小mRNA分子能够指导甲基化酶到达基因组DNA区域。基因组范围的甲基化和smRNA数据表证实,能与smRNA序列匹配的DNA片段中甲基化的精确地增加。相反,严重甲基化的阿smRNA位点往往产生更多的smRNA。

 

研究人员表示,尽管他们只是研究了植物基因组,但他们的方法能够用于任何生物系统,当然也包括人类。尽管人类基因组比拟南芥基因组大20倍,但Echer预测在一年内的时间里,测序技术将获得更大进步并足以确定30亿人类基因组碱基对与它们的甲基化情况。(生物通雪花)

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