表观遗传变阻器揭示了基因调控如何被遗传和维持

虽然我们的基因组包含大量基因，这些基因负责生命所需的几乎所有细胞和发育过程，但是调节它们的表达的复杂舞蹈对于遗传程序的成功执行至关重要。基因必须在适当的时间打开和关闭，或者在某些情况下，根本不打开或关闭。

甲基化 - 向DNA添加化学标签 - 通常会降低甲基化基因的表达。在许多情况下，DNA甲基化可以被认为是基因的障碍。基因甲基化程度越高，它活跃的可能性就越小。例如，这种遗传分界对于确保参与特定发育阶段的基因在正确的时间是活跃的是至关重要的。甲基化对于适当的细胞功能是必需的，并且其失调与诸如人类癌症的疾病相关。尽管其重要性，但对于如何继承或维持关键的甲基化模式知之甚少。怀特黑德研究所成员Mary Gehring和她的实验室已经确定了一种维持甲基化的重要机制，当它被破坏时，会导致拟南芥植物基因组的大部分去甲基化。他们的工作本周在Nature Communications杂志上有所描述。

在植物拟南芥中使用一种不寻常的基因，Gehring正在戏弄支持甲基化的机制。通过打破这个独特基因的“循环”，她实验室的博士后研究员Gehring和Ben Williams已经获得了关于如何维持甲基化的重要见解，包括一个惊人的发现，即在某些情况下可以恢复先前擦除的甲基化。

为了更好地理解甲基化的遗传性，Gehring和Williams密切关注拟南芥植物中的ROS1基因异常，该基因编码的蛋白质可以从其自身基因和其他基因中去除甲基化。以前，Gehring和Williams确定ROS1甲基化实际上与现有范例完全相反 - 与大多数基因不同，当该基因的一小段被甲基化时，该基因实际上被激活而不是失活。相反，如果它被甲基化，则基因被打开。因此，ROS1可以作为拟南芥基因组的变阻器：随着甲基化的增加，ROS1开启并开始去除甲基，随着甲基化的减少，ROS1关闭并降低其去甲基化活性。

在目前的研究中，威廉姆斯改变了ROS1的甲基化，使其活性与基因组中的甲基化水平脱钩，以便了解这种改变对整个基因组甲基化的影响。当他分析植物的甲基化时，它是乱七八糟的。甲基化在整个基因组中丢失，并且在后续世代中逐渐减少，除了被称为异染色质 - 基因组区域的强烈抑制的基因组的特定部分。有趣的是，威廉姆斯发现，尽管ROS1调节电路发生了变化，基因组的这些异染色片段实际上恢复了它们的甲基化并接近第四代完全甲基化 - 同一时间点，基因组的其余部分已经失去了大部分甲基化。

研究人员确定，他们发现的ROS1回路对于甲基化稳态非常重要，因为它在中断时会导致甲基化的遗传丢失。然而甲基化在一些位置返回，尽管不是立即，表明拟南芥采用多种机制来维持甲基化稳态。Gehring和Williams对重新甲基化的延迟感到好奇，并正在努力确定其原因以及其他可能在调节这一关键过程的工作机制。

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