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首個關閉基因表達的表觀遺傳機製

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首個關閉基因表達的表觀遺傳機製

發布日期:2019-07-03 作者: 點擊:

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  在由華盛頓大學醫學院完成的一項小鼠研究闡明了,這樣的基因被卡在“開啟”的狀態可導致錯誤的大腦連接影響學習和記憶的機製。

      每當你打一場籃球比賽,喝一杯咖啡或按開電燈開關時,你都在開啟大腦中的一些基因。這些基因通常在活動終止時被關閉——而在不發生這種情況時,就可能會出現破壞性的後果。

      響應身體活動、激素和微生物感染等不同的信號,活細胞中的基因不斷被開啟。數十年的研究調查了解了基因開啟的機製和原因,然而基因關閉機製卻一直較少受到關注。

      Bonni、Yue Yang博士、Tomoko Yamada博士和同事們決定去調查大腦中基因關閉的機製。當他們這樣做時,發現無法關閉這些基因會導致錯誤的大腦連接。

     研究人員調查了當小鼠在開展身體活動時小腦中開啟的一些基因。小腦是負責行走一類運動功能的腦區域。

     他們發現當小鼠走動時一個大酶結合到了開啟的基因上,但卻未結合沒被運動開啟的基因。這個稱作為核小體重塑與去乙   酰化酶(NuRD)複合物的酶,似乎對關閉基因至關重要。缺失這種酶的小鼠無法在身體活動停止後關閉這些基因。

      科學家們發現,該酶通過將一種DNA結合蛋白轉換為另一種DNA結合蛋白關閉了基因。這些蛋白叫做組蛋白,就像纏繞在線軸上的線一樣,DNA在某些地方緊緊地纏繞組蛋白,在另一些地方則鬆散地纏繞著組蛋白。通過將一種組蛋白轉變為另一種組蛋白,該酶使得DNA更緊密地纏繞,關閉了這一DNA片段中的所有基因。

       Bonni說:“開啟和關閉基因是細胞生物學的一個基本特性,這是第一個機製解釋了在基因開啟後你是如何關閉它們的。我認為成版人app网站下载將會發現在許多不同的情況下這一基因關閉了基因。”

    表觀遺傳學是指除了DNA序列之外影響基因開啟或關閉的因素

      研究的共同主要作者、日本築波大學醫學助理教授Yamada說:“向日葵视频未成年禁止观看認為NuRD複合物有潛力快速關閉成千上萬的基因。”

      在發育過程中,神經元彼此間形成很多連接,然後剪掉除最重要的連接外所有的連接。缺失這種酶的小鼠小腦中的神經元沒有進行修剪,留下了一些異常的連接。

       研究的共同主要作者、博士後研究人員Yang說:“18岁末成禁止观看驚訝地發現,神經元對環境的錯誤反應導致了無法修剪連接。向日葵视频未成年禁止观看的研究揭示了在發育早期除去多餘連接的重要性。”

       這樣的連接不會影響小鼠行走的能力,但卻影響了它們在成年時學習運動技能的能力。在人類,學習運動技能包括學習如何彈鋼琴或是騎自行車。

      缺失這種酶的成年小鼠無法學會如何在一個逐漸加速的旋轉杆上行走,而其他的小鼠可以輕而易舉地完成這一任務。

      Bonni說:“它們正常地行走,它們動作協調,但它們的學習能力嚴重受損。真正令人驚訝地是,這些缺陷並不歸因於無法激活基因,而是無法關閉它們。”

      Bonni和同事們正在致力闡明基因活性改變是如何通過這一機製來導致腦細胞活性的改變的。

      Bonni說:“該酶與在神經發育疾病中突變的其他酶有關聯。能夠關閉基因證實對大腦連接和學習有著深遠的影響,成版人app网站直播想弄清楚其機製。”

     來自卡羅林斯卡學院和瑞典皇家理工學院(KTH)的科學家們,開發出了一種高分辨率的新方法來研究組織中活化的基因。這種方法可用於所有的組織類型,對於臨床前研究和癌症診斷均具有價值。由來自法國巴黎-薩克雷大學、中國南方醫科大學、美國賓夕法尼亞州立大學等機構的科學家組成的一個國際研究小組,揭示出了一些特殊的酶重塑細胞核中極其凝縮的遺傳物質,由此控製哪些基因獲得利用的機製。

      核膜中的核孔不僅控製了分子的運輸,還在基因表達中發揮重要作用。來自維也納大學和維也納醫科大學Max F. Perutz實驗室的研究人員破譯了核孔利用“翻譯器”(interpreters)來直接影響基因表達的一個機製。

      這一研究成果為後期相關研究奠定了基礎,對後期的深入研究提供了科學依據。

原文索引:

Chromatin remodeling inactivates activity genes and regulates neural coding.Science  15 Jul 2016:Vol. 353, Issue 6296, pp. 300-305 DOI: 10.1126/science.aad4225

 


本文網址:http://www.chinayuwo.com/news/459.html

關鍵詞:基因表達

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