科学家们揭示了如何解释DNA中的表观遗传变化

来自Karolinska Institutet的一项新的科学研究，阐明了人类细胞中不同的DNA结合蛋白如何对DNA分子的某些生物化学修饰产生反应。科学家报告说，一些“主要”调节蛋白可以激活基因组区域，这些区域由于表观遗传变化而通常是无活性的。他们的发现有助于更好地理解基因调控，胚胎发育和导致癌症等疾病的过程。DNA分子携带四个核苷酸碱基序列形式的信息，腺嘌呤(A)，胞嘧啶(C)，鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)，其可以被认为是基因组语言的字母。字母的短序列形成“DNA词”，决定蛋白质在体内何时何地产生。

几乎人体中的所有细胞都以完全相同的顺序包含字母。然而，不同的基因在不同的细胞类型中是活跃的(表达的)，允许细胞以其特定的作用起作用，例如作为脑细胞或肌细胞。这种基因调控的关键在于专门的DNA结合蛋白 - 转录因子 - 与序列结合并激活或抑制基因活性。

DNA字母C以两种形式存在，胞嘧啶和甲基胞嘧啶，可以被认为是具有和不具有重音(C和Ç)的相同字母。DNA碱基的甲基化是一种表观遗传修饰，基因组中的生物化学变化不会改变DNA序列。C的两种变体对可以制备的蛋白质的种类没有影响，但它们可以对蛋白质产生的时间和地点产生重大影响。先前的研究表明，C被甲基化的基因组区域通常是无活性的，并且许多转录因子不能与含有甲基化的序列结合。

通过分析数百种不同的人类转录因子，瑞典卡罗林斯卡医学院的研究人员现在发现某些转录因子实际上更喜欢甲基化的Ç。这些包括在胚胎发育中重要的转录因子，以及前列腺癌和结肠直肠癌的发展。

“结果表明，这种'主'调节因子可以激活通常无活性的基因组区域，导致在发育过程中形成器官，或导致导致癌症等疾病的细胞病理变化”，教授说。卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理系的Jussi Taipale领导了这项研究。

结果为破解控制基因表达的遗传密码铺平了道路，并将对理解发育和疾病产生广泛的影响。与疾病相关的基因组信息的可用性正以指数级增长的速度增长。

“这项研究确定了DNA结构的修饰如何影响转录因子的结合，这增加了我们对基因在细胞中如何被调节的理解，并进一步帮助我们破译写入DNA的语法”，Taipale教授说。

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