干細胞(頂部)和神經(jīng)元前體細胞(底部)表觀遺傳模式存在顯著差別
2011年12月15日，瑞士巴塞爾Friedrich Miescher生物醫(yī)學研究所和諾華生物醫(yī)學研究所科學家們在《自然》期刊上發(fā)表關(guān)于調(diào)控細胞命運方面激動人心的新研究結(jié)果。他們鑒定出新的表觀遺傳模式，這些模式是由轉(zhuǎn)錄因子動態(tài)產(chǎn)生的，而且還是依賴于細胞類型和發(fā)育階段。鑒定這些表觀遺傳“指紋”允許人們對細胞的歷史和命運作出結(jié)論，應當也有助于理解導致諸如癌癥之類疾病的過程。
在搜尋關(guān)于我們大多數(shù)基因如何被調(diào)節(jié)的線索時，研究人員如今發(fā)現(xiàn)結(jié)合到DNA上的蛋白留下特異性分子指紋。他們利用一種高度靈敏性的方法發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子以一種定向的方式操縱DNA上表觀遺傳標記。
為了實現(xiàn)這點，來自巴塞爾大學教授和研究小組領(lǐng)導者Dirk Schübeler實驗室的表觀遺傳學家們和來自Michael Stadler領(lǐng)導的計算生物學中心的生物信息學家們比較了干細胞的甲基化模式和神經(jīng)元祖細胞(neuronal progenitor)的甲基化模式。在這當中，他們發(fā)現(xiàn)DNA上含有特別少的甲基基團的區(qū)域。這些所謂的低甲基化區(qū)域(low methylated regions, LMRs)在不同細胞類型之間存在差異，而且位于控制轉(zhuǎn)錄和細胞命運的基因區(qū)域中。進一步分析表明轉(zhuǎn)錄因子以一種定向的方式促成LMR模式出現(xiàn)。如果沒有這些轉(zhuǎn)錄因子的作用，DNA依然保持甲基化和緊湊包裝。再者，LMRs是動態(tài)的并且根據(jù)細胞的發(fā)育階段而發(fā)生變化。
Schübeler評論道，“這些結(jié)果代表著思考模式的轉(zhuǎn)移。我們觀察到的轉(zhuǎn)錄因子和DNA甲基化之間的直接聯(lián)系再次更加強調(diào)了轉(zhuǎn)錄因子在控制細胞命運中的作用。”
不過這些結(jié)果也有重要的現(xiàn)實應用。Schübeler說，“全世界都在努力解碼不同類型癌癥的表觀基因組。我們的結(jié)果如今表明從這些研究項目中收集到的數(shù)據(jù)也能夠重建導致癌癥的過程。以這種方式，我們能夠簡單地和可靠地鑒定出出錯的細胞過程和蛋白。”(生物谷：towersimper編譯) |
