基因调控:无风险基因再激活

2020-06-04 84基因相关

DNA亚基的化学修饰有助于基因表达的调控,基因调控:无风险基因再激活。慕尼黑路德维希马克西米利安斯大学(ludwigmaximiliansunitatet,LMU)的研究人员现在已经破译出一种新的途径,可以重新激活以这种方式沉默的基因,同时避免破坏DNA的风险。

基因调控:无风险基因再激活

在多细胞生物中,每一个细胞都含有特定物种特有的完整的遗传信息。然而,在任何一个特定的细胞中,只有一个子集的基因库是真的被表达的,正是这种选择性产生了具有特定功能的多种细胞类型。在DNA本身的水平上,其亚单位的简单化学修饰可以决定哪些基因是活跃的,哪些是关闭的。但基因调控也必须是灵活的,这就要求基因的激活和失活是可逆的。因此,这意味着也必须有可能去除这种DNA修饰。由Thomas Carell教授领导的LMU研究人员现在已经描述了沉默基因重新激活的新机制,与其他已知的途径不同,这种机制不会导致潜在的有害中间产物的产生。新发现发表在《自然化学生物学》杂志上。

研究背景

在DNA中发现的四个基本组成部分之一的甲基化--核苷酸碱基称为胞苷--在基因活性的调节中起着重要作用。甲基(CH3)附着在未甲基化的胞苷上,可将其转化为5-甲基胞苷,而5-甲基胞苷可阻断基因活性。”这就提出了一个问题,即细胞如何逆转这种失活修饰,使基因恢复到原来的状态。为了重新激活甲基化基因,必须去除甲基。到目前为止,人们一直认为甲基化的胞苷必须从DNA中切除,并由未甲基化的碱基取代。然而,这是一个危险的过程,因为它需要切断一条甚至两条DNA链——除非及时修复,否则DNA断裂会对细胞造成严重后果。

新途径

“我们现在已经在小鼠胚胎干细胞中证明,还有另一种去甲基化方式,可以避免DNA链连续性的任何中断,”卡雷尔说。在这个途径中,基因调控:无风险基因再激活,附着的甲基被酶氧化生成5-甲酰胞苷,这是卡雷尔的团队在2011年首次在小鼠干细胞中发现的。他们现在已经用稳定的同位素标记干细胞中的5-甲酰胞苷,并表明它是迅速转化的未甲基胞苷。”因此,这种机制允许细胞在DNA水平上调节基因活性,而不必冒DNA在这一过程中受损的风险,”Carell解释说。这项新研究的作者认为,这一途径也可能引起医学上的兴趣,因为它可能提供一种以靶向方式重新编程干细胞的方法。这样一种方法将反过来打开再生医学的新视角。

引用

Ludwig-Maximilians-Universität München. "Gene regulation: Risk-free gene reactivation." ScienceDaily. ScienceDaily, 1 December 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171201122925.htm.

上一篇下一篇