分子生物學(xué)Phaser整齊排列核小體

LMU研究人員首次系統(tǒng)定位了果蠅基因組的包裝單元，并發(fā)現(xiàn)了一種新的蛋白質(zhì)，它定義了它們與DNA序列的關(guān)系。

在細(xì)胞核中儲(chǔ)存基因組DNA的生物體中，遺傳信息被包裝成一種濃縮的形式，稱為染色質(zhì)。在染色質(zhì)中，脫氧核糖核酸被包裹在稱為核小體的顆粒周圍，每個(gè)顆粒由四種組蛋白組成，由此產(chǎn)生的“線軸”通過接頭脫氧核糖核酸相互分離。因此，每個(gè)細(xì)胞的染色體都可以看作是一條開放的項(xiàng)鏈，其中DNA構(gòu)成了一條細(xì)胞串，核小體就是一顆珍珠。核小體相對(duì)于每個(gè)DNA分子核苷酸序列的精確定位以及核小體之間的距離對(duì)基因調(diào)控有重要影響，因此必須嚴(yán)格控制。以果蠅為模型，由LMU生物醫(yī)學(xué)中心的彼得貝克爾教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組現(xiàn)在已經(jīng)系統(tǒng)地確定了核小體沿著脫氧核糖核酸的排列，并確定了一種新的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)在確定其位置方面發(fā)揮了作用。研究結(jié)果發(fā)表在新一期的《分子細(xì)胞》雜志上。

先前的研究表明，活躍基因開始時(shí)的核小體通常是以非常有序的方式組織的，固定長(zhǎng)度的DNA將每個(gè)核小體與下一個(gè)核小體分開。這種非隨機(jī)排列稱為相控核小體陣列，這種現(xiàn)象稱為核小體相位。該研究的第一作者桑德羅巴爾迪(Sandro Baldi)解釋說：“這些核小體基團(tuán)可以被排序，從而在DNA暴露中留下重要的基因調(diào)控序列。“所以我們專門在果蠅基因組中搜索了這些陣列”，主要涉及組裝果蠅所有核小體位置的全基因組圖譜。利用新開發(fā)的數(shù)據(jù)分析方法，貝克爾和他的團(tuán)隊(duì)可以識(shí)別并記錄所有位點(diǎn)在哪個(gè)階段發(fā)現(xiàn)了核小體陣列。

事實(shí)證明，大約一半的常規(guī)核小體位于活性基因附近。結(jié)果證實(shí)，相位調(diào)整確實(shí)與基因活動(dòng)有關(guān)?！暗钗覀凅@訝的是，”巴爾迪說，“另一半規(guī)則排列的核小體群與基因序列或其他已知的調(diào)控DNA區(qū)域無關(guān)。”

為了進(jìn)一步了解核小體定位的基本機(jī)制，貝克爾和他的同事們開發(fā)了一種體外組裝果蠅染色質(zhì)的新方法。他們先分離出沒有蛋白質(zhì)的果蠅DNA，然后加入果蠅卵的蛋白質(zhì)提取物。提取物包含早期胚胎發(fā)育所需的所有因子，包括組蛋白和結(jié)合染色質(zhì)的非組蛋白?！霸趯⑻崛∥锛尤爰兓幕蚪MDNA后的一小時(shí)內(nèi)，混合物的成分自發(fā)形成了與我們?cè)诠壷邪l(fā)現(xiàn)的基本相同的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。細(xì)胞核，”貝克爾說。“特別是，研究人員證實(shí)，在自組裝過程中，與活性基因無關(guān)的分階段核小體群被正確放置。在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，他們遇到了一種以前沒有特征的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)與核小體基團(tuán)直接結(jié)合到裸露的脫氧核糖核酸上，并觸發(fā)了其周圍規(guī)則間隔的形成。

貝克爾說：“這種新蛋白質(zhì)可能在基因組組織中發(fā)揮重要作用，因?yàn)樗菍?dǎo)致定相的主要因素之一，這就是我們將其命名為Phaser的原因?！澳壳斑€不清楚哺乳動(dòng)物是否有類似的蛋白質(zhì)。無論如何，闡明這些相蛋白的功能將是有趣的。我們?cè)隗w外重建染色質(zhì)的方法將使我們能夠深入了解其他機(jī)制?；蚪M可以用來進(jìn)一步詳細(xì)研究基因組生物學(xué)的許多其他方面。”

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