皮膚細胞在發(fā)揮作用時啟動的基因與肝細胞完全不同，而其他基因需要保持關(guān)閉。將基因“流放”到細胞核邊緣，是能夠一舉關(guān)閉大量基因的重要途徑。Johns Hopkins大學的一項新研究揭示了DNA被發(fā)配到細胞核邊疆的具體機制，這一過程對于控制基因表達和決定細胞命運至關(guān)重要。相關(guān)論文發(fā)表在近期的Journal of Cell Biology雜志上。

“我們發(fā)現(xiàn)，特定DNA序列和蛋白標簽將DNA送到細胞核邊緣，令相應(yīng)基因保持沉默，” Johns Hopkins大學醫(yī)學院的助理教授Karen Reddy說。

我們可以將細胞核看作是一個充滿了DNA雙鏈的圓形房間，來來去去的蛋白開啟、關(guān)閉、剪切、修補和讀取這些序列。在細胞核的邊緣，核纖層網(wǎng)絡(luò)在核膜內(nèi)側(cè)支持著細胞核的形態(tài)。近年來越來越多的證據(jù)表明，這一網(wǎng)絡(luò)并不僅僅是個支持性的結(jié)構(gòu)，也和細胞關(guān)閉大量基因的能力有關(guān)。人們認為，被“流放”的DNA片段粘附在核纖層上，讓蛋白因子難以靠近。

這種關(guān)閉一整片基因組的方法，在發(fā)育過程中特別有用。胚胎中的細胞有著不同的命運，需要用同樣的基因組合成不同的蛋白質(zhì)。不過科學家們還不清楚，是什么在合適的時間把特定DNA送到核纖層的。

Reddy及其同事收集了小鼠的未成熟類皮膚細胞和成熟免疫系統(tǒng)細胞，在這兩種細胞中比較了粘附在核纖層上的DNA片段，鑒定了差異性基因附近的不同點。他們發(fā)現(xiàn)，粘附在核纖層上的DNA區(qū)域是相當一致的，不存在只是偶爾連在核纖層上的“灰色區(qū)域”。

隨后，研究人員切下了與核纖層相連的DNA片段，并將其插入測試細胞的染色體，觀察附近染色體片段移動到核纖層的過程。研究顯示，這些片段與蛋白YY1結(jié)合，而YY1將其周圍的DNA送到核纖層。

研究人員指出，DNA移動到核纖層需要兩個分子標簽。這些標簽位于組蛋白上，屬于一種經(jīng)典的表觀遺傳學調(diào)控——甲基化。表觀遺傳學調(diào)控是一種不涉及DNA序列的基因調(diào)控機制。YY1將負責甲基化的蛋白招募到組蛋白上，不過目前還不清楚YY1是否還有其他功能，比如像磁石一樣把DNA連到核纖層。

“這是首次發(fā)現(xiàn)DNA連上核纖層，與特定組合的表觀遺傳學修飾有關(guān)，”Reddy說。“現(xiàn)在我們感興趣的是，不同類型的細胞如何利用這一機制來調(diào)節(jié)不同的基因。”