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分子生物学Phaser整齐排列核小体

导读LMU研究人员首次系统定位了果蝇基因组的包装单元,并发现了一种新的蛋白质,它定义了它们与DNA序列的关系。在细胞核中储存基因组DNA的生物

LMU研究人员首次系统定位了果蝇基因组的包装单元,并发现了一种新的蛋白质,它定义了它们与DNA序列的关系。

在细胞核中储存基因组DNA的生物体中,遗传信息被包装成一种浓缩的形式,称为染色质。在染色质中,脱氧核糖核酸被包裹在称为核小体的颗粒周围,每个颗粒由四种组蛋白组成,由此产生的“线轴”通过接头脱氧核糖核酸相互分离。因此,每个细胞的染色体都可以看作是一条开放的项链,其中DNA构成了一条细胞串,核小体就是一颗珍珠。核小体相对于每个DNA分子核苷酸序列的精确定位以及核小体之间的距离对基因调控有重要影响,因此必须严格控制。以果蝇为模型,由LMU生物医学中心的彼得贝克尔教授领导的研究小组现在已经系统地确定了核小体沿着脱氧核糖核酸的排列,并确定了一种新的蛋白质,这种蛋白质在确定其位置方面发挥了作用。研究结果发表在新一期的《分子细胞》杂志上。

先前的研究表明,活跃基因开始时的核小体通常是以非常有序的方式组织的,固定长度的DNA将每个核小体与下一个核小体分开。这种非随机排列称为相控核小体阵列,这种现象称为核小体相位。该研究的第一作者桑德罗巴尔迪(Sandro Baldi)解释说:“这些核小体基团可以被排序,从而在DNA暴露中留下重要的基因调控序列。“所以我们专门在果蝇基因组中搜索了这些阵列”,主要涉及组装果蝇所有核小体位置的全基因组图谱。利用新开发的数据分析方法,贝克尔和他的团队可以识别并记录所有位点在哪个阶段发现了核小体阵列。

事实证明,大约一半的常规核小体位于活性基因附近。结果证实,相位调整确实与基因活动有关。“但令我们惊讶的是,”巴尔迪说,“另一半规则排列的核小体群与基因序列或其他已知的调控DNA区域无关。”

为了进一步了解核小体定位的基本机制,贝克尔和他的同事们开发了一种体外组装果蝇染色质的新方法。他们先分离出没有蛋白质的果蝇DNA,然后加入果蝇卵的蛋白质提取物。提取物包含早期胚胎发育所需的所有因子,包括组蛋白和结合染色质的非组蛋白。“在将提取物加入纯化的基因组DNA后的一小时内,混合物的成分自发形成了与我们在果蝇中发现的基本相同的染色质结构。细胞核,”贝克尔说。“特别是,研究人员证实,在自组装过程中,与活性基因无关的分阶段核小体群被正确放置。在进一步的实验中,他们遇到了一种以前没有特征的蛋白质,这种蛋白质与核小体基团直接结合到裸露的脱氧核糖核酸上,并触发了其周围规则间隔的形成。

贝克尔说:“这种新蛋白质可能在基因组组织中发挥重要作用,因为它是导致定相的主要因素之一,这就是我们将其命名为Phaser的原因。“目前还不清楚哺乳动物是否有类似的蛋白质。无论如何,阐明这些相蛋白的功能将是有趣的。我们在体外重建染色质的方法将使我们能够深入了解其他机制。基因组可以用来进一步详细研究基因组生物学的许多其他方面。”

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