DNA的包裝如何調(diào)節(jié)基因的活性?為了回答這個問題，Jop Kind 小組的研究人員(Hubrecht 研究所的小組組長和 Oncode 調(diào)查員)的 Franka Rang 和 Kim de Luca 開發(fā)了一種同時測量基因表達和 DNA 包裝的技術。這種名為 EpiDamID 的方法確定了 DNA 包裹在其周圍的修飾蛋白質(zhì)的位置。收集有關這些修飾的信息很重要，因為它們會影響 DNA 的可及性，從而影響基因活性。因此，EpiDamID 對于研究生物的早期發(fā)育很有價值。研究結果發(fā)表在Molecular Cell上。
為了使 DNA 適合細胞核，它被緊密地包裹在稱為組蛋白的核蛋白周圍。根據(jù)這種纏繞的緊密程度，DNA 可以(不)接近其他蛋白質(zhì)。因此，這決定了基因表達、DNA 轉化為 RNA 并最終轉化為蛋白質(zhì)的過程是否可以發(fā)生。
DNA包裝決定基因活性
DNA 纏繞在組蛋白周圍的緊密度是通過在組蛋白中添加分子組來調(diào)節(jié)的，即所謂的翻譯后修飾 (PTM)。例如，如果將某些分子添加到組蛋白中，DNA 纏繞就會變松。這使得某些蛋白質(zhì)更容易接近 DNA，并導致這部分 DNA 中的基因變得活躍或表達。此外，對基因表達至關重要的蛋白質(zhì)可以直接識別和結合 PTM。這使得轉錄成為可能：DNA 復制的過程。
基因表達的調(diào)節(jié)，例如通過翻譯后修飾，也稱為表觀遺傳調(diào)節(jié)。由于身體中的所有細胞都具有相同的 DNA，因此需要調(diào)節(jié)基因表達以(去)激活單個細胞中的特定功能。例如，心肌細胞與皮膚細胞具有不同的功能，因此需要不同的基因來表達。
使用 EpiDamID 分析單細胞
為了了解 PTM 如何影響基因表達，第一作者 Franka Rang 和 Kim de Luca 設計了一種新方法來確定修飾的位置。使用這種稱為 EpiDamID 的方法，研究人員可以分析單個細胞，而以前的方法只能測量一大群細胞。如此小規(guī)模的分析導致了解每個細胞的 DNA 纏繞如何不同，而不是關于許多細胞的平均 DNA 纏繞的信息。
EpiDamID 基于 DamID，一種用于確定某些 DNA 結合蛋白結合位置的技術。使用 EpiDamID，可以在單個細胞中檢測特定 PTM 在組蛋白上的結合位置。與其他技術相比，這種技術的一大優(yōu)勢是研究人員需要非常有限的材料。此外，EpiDamID 可以與其他方法(例如顯微鏡)結合使用，以研究不同水平的基因表達調(diào)控。
前景
隨著這項技術的發(fā)展，Kind 小組將從發(fā)育生物學的角度關注 PTM 的作用。由于使用 EpiDamID 分析單個細胞，因此只需要有限數(shù)量的材料即可生成足夠的數(shù)據(jù)。這使研究人員能夠研究生物體從第一次細胞分裂開始的早期發(fā)育，當時胚胎僅由少數(shù)細胞組成。
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