2月26日探索 DNA 折叠如何影响基因活性

来自 Skoltech、NRC Kurchatov 研究所分子遗传学研究所、罗蒙诺索夫莫斯科国立大学和其他地方的俄罗斯研究人员已经阐明了在精子发育的两个早期阶段之间转换的果蝇性细胞中基因激活背后的机制。

类似的机制使我们体内的细胞——肌肉、神经、肝脏等——彼此不同，也许也与病态细胞不同。该团队的研究结果发表在Nucleic Acids Research上，关于 DNA 呈现的形状如何调节哪些基因是活跃的。这些发现是朝着阐明疾病机制及其与 DNA 包装有关的原因迈出的一步。

除非您有不寻常的遗传疾病或器官移植，否则您体内的所有细胞(生殖细胞除外)都携带相同的 DNA。使脑细胞的外观和行为不同于心脏细胞的原因是 DNA 中的一组特定基因，这些基因根据组织类型和发育阶段而被激活。

这种所谓的基因调控背后的机制仍然未知，但科学家们怀疑它们与 DNA 在细胞核内的包装方式有很大关系。“DNA是一个2米长的分子，挤在细胞核内，直径约为百分之一毫米。根据 DNA 所假设的特定 3D 配置，携带不同基因的区域要么可被蛋白质激活，要么被埋在没有蛋白质到达它们的地方，从而使它们失去活性，”——Skoltech 助理教授 Ekaterina Khrameva 解释道。

如果 DNA 包装是细胞调节活跃基因的方式，那么异常包装会导致调节错误并导致疾病。她继续说：“到目前为止，很少有疾病与不正确的 DNA 包装明确相关，但可能还有更多。只是用于绘制 DNA 构象图的技术——细胞核内分子的空间构型——自 2009 年以来才出现。”

初级研究科学家 Anna Kononkova 补充道：“问题在于，仅检测健康细胞中的 DNA 构象并将其与患病细胞中的 DNA 构象进行对比是不够的。为了了解这种疾病背后的机制并找出治疗方法，科学家们必须准确地知道不正确的包装对每种特定疾病的基因功能有什么影响。”

“到目前为止，我们正试图了解 DNA 包装如何影响基因调控的一般规则。我们使用的模型是果蝇，特别是它的未成熟性细胞，称为精原细胞，因为它发育成精母细胞，一种前精子细胞，”她详细说明。

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