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揭示调控细胞命运的表观遗传模式


干细胞(顶部)和神经元前体细胞(底部)表观遗传模式存在显著差别

2011年12月15日,瑞士巴塞尔Friedrich Miescher生物医学研究所和诺华生物医学研究所科学家们在《自然》期刊上发表关于调控细胞命运方面激动人心的新研究结果。他们鉴定出新的表观遗传模式,这些模式是由转录因子动态产生的,而且还是依赖于细胞类型和发育阶段。鉴定这些表观遗传“指纹”允许人们对细胞的历史和命运作出结论,应当也有助于理解导致诸如癌症之类疾病的过程。

在搜寻关于我们大多数基因如何被调节的线索时,研究人员如今发现结合到DNA上的蛋白留下特异性分子指纹。他们利用一种高度灵敏性的方法发现转录因子以一种定向的方式操纵DNA上表观遗传标记。

为了实现这点,来自巴塞尔大学教授和研究小组领导者Dirk Schübeler实验室的表观遗传学家们和来自Michael Stadler领导的计算生物学中心的生物信息学家们比较了干细胞的甲基化模式和神经元祖细胞(neuronal progenitor)的甲基化模式。在这当中,他们发现DNA上含有特别少的甲基基团的区域。这些所谓的低甲基化区域(low methylated regions, LMRs)在不同细胞类型之间存在差异,而且位于控制转录和细胞命运的基因区域中。进一步分析表明转录因子以一种定向的方式促成LMR模式出现。如果没有这些转录因子的作用,DNA依然保持甲基化和紧凑包装。再者,LMRs是动态的并且根据细胞的发育阶段而发生变化。

Schübeler评论道,“这些结果代表着思考模式的转移。我们观察到的转录因子和DNA甲基化之间的直接联系再次更加强调了转录因子在控制细胞命运中的作用。”

不过这些结果也有重要的现实应用。Schübeler说,“全世界都在努力解码不同类型癌症的表观基因组。我们的结果如今表明从这些研究项目中收集到的数据也能够重建导致癌症的过程。以这种方式,我们能够简单地和可靠地鉴定出出错的细胞过程和蛋白。”

 

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