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新发现颠覆增强子传统认知

日期:2014-07-08 00:00:00

来自欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家们发现,与原来认为的事实相反,在胚胎发育过程中称作为增强子的 DNA 序列在它们激活的很早之前就找到了它们的靶标。发表在《自然》(Nature)杂志上的这一研究还揭示出,出人意料地,在“简单”果蝇中增强子互作的复杂程度与脊椎动物中看到的相当。

该研究的领导者、EMBL的 Eileen Furlong 说:“随着胚胎的发育,转录会发生巨大的变化,其中大多数都推动了发育的进程:一些基因从开启转换为关闭,或是从关闭转换至开启,但增强子和其靶基因之间的接触却基本保持不变。增强子调控了转录,在转录发生改变之时它们之间的相互作用却少有变化这真是令人惊讶。”

为了激活基因,增强子必须要与基因的启动子取得接触。由于增强子于它们的靶标相距遥远,细胞通过让 DNA 成环来实现这种接触。 Furlong 实验室的博士后研究人员Yad Ghavi-Helm发现,在发育的果蝇胚胎中,在基因表达数小时之前就形成了这些 DNA 环,建立了接触,并招募了基因阅读机器。这些结果表明,这个系统全提前准备就绪,做好了准备在需要的时候投入行动。

当他们检测果蝇中已知的所有增强子,绘制它们建立接触的基因图谱时,EMBL 的科学家们发现这些遗传调控子在基因组中跨越了长距离、以复杂的方式发挥作用。如此普遍的远距离作用和这样复杂的互作过去已知广泛存在于脊椎动物中,这些研究结果表明它们进化的时间还要早得多。

对于 Furlong 、Ghavi-Helm 和同事们而言,这一研究开启了更多进一步的问题:增强子环是在胚胎生命的什么时候形成?在基因关闭之后这些环仍然存在多久?如果环形成不是基因激活的触发器,那应该是什么?他们发现的这些接触的确切作用是什么?最后,还存在一个技术挑战性的问题:揭示出一种增强子的所有互作是否在同一细胞中同时发生。