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生物学家揭开了另一个让DNA变得“循环”的神秘面纱

2019-04-25 10:48:23 • 来源：

科学家们发现了DNA如何在细胞核内形成环状和包裹的另一个关键 - 一种可能影响基因表达的“包装”的精确方法。“科学”杂志发表了埃默里大学生物学家的研究报告，表明一种称为半甲基化的过程在以特定方式循环DNA中发挥作用。研究人员还证明，半甲基化是故意维持的 - 不是像以前认为的那样通过随机错误 - 而是通过人类细胞世代传承下来。

生物学家揭开了另一个让DNA变得“循环”的神秘面纱

“为了让一种名为CTCF的蛋白质在DNA中形成环，我们发现它需要靠近半甲基化DNA，”埃默里生物学家Victor Corces说，他的实验室进行了这项研究。“之前没有人见过半甲基化DNA有功能。”

染色质由CTCF和其他蛋白质以及DNA和RNA组成。染色质的一个作用是将DNA折叠并包装成更紧凑的形状。越来越多的证据表明，这种折叠过程不仅对于将DNA融入细胞核非常重要 - 它还在基因表达正常或故障中发挥作用。

Corces实验室专门研究表观遗传学：基因功能遗传变化的研究 - 包括染色质折叠 - 不涉及DNA序列的变化。

例如，DNA甲基化可以通过在特定碱基对的位点向双螺旋的两条链添加甲基来改变DNA的活性。该过程可以通过去甲基化来逆转。

随着细胞的分裂，它们会复制DNA。为了做到这一点，他们必须解开两条DNA链并将它们分开。然后每个亲本链复制一条子链。

“当细胞分裂时，重要的是它们使两条链的甲基化保持相同，”Corces说，并指出改变的甲基化模式与癌症和其他疾病有关。

半甲基化涉及向DNA螺旋的一条链中添加甲基，但不包括另一条链。一些研究人员观察到半甲基化假设他们在细胞分裂后立即捕获它，然后细胞有时间完全复制形成子链。另一种理论认为，半甲基化是甲基化过程中随机错误的结果。

Corces实验室的博士后研究员Chenhuan Xu开发了DNA甲基化谱图的新实验方法，以进行科学论文的研究。这些方法使研究人员能够在细胞分裂之前，期间和之后实时观察人体细胞DNA上的半甲基化。当细胞继续复制时，他们也将其绘制成图。

“如果亲本DNA是半甲基化的，那么子DNA也在基因组的同一位置被半甲基化，”Corces说。“这个过程不是随机的，而是在几周内从一代细胞维持到下一代。”

研究人员发现，半甲基化仅发生在CTCF的结合位点附近 - CTCF是将DNA组织成环的主要蛋白质。“如果我们摆脱了半衰期，CTCF就不会制造回路，”Corces说。“不知何故，半甲基化使CTCF能够制造环路。”

他们观察到，当CTCF产生环时，它通过前向结合，在DNA序列中向前进行。

“研究表明，某些疾病与CTCF结合有关 - 蛋白质本身的突变或蛋白质结合的DNA序列，”Corces说。“它回归到这些循环对染色质三维​​组织的重要性以及该组织如何影响基因表达的故事。”

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