最近，英國(guó)Babraham研究所的研究人員，發(fā)現(xiàn)了一種強(qiáng)大的基因相互作用網(wǎng)絡(luò)，可使基因在早期發(fā)育階段保持沉默。在形成一種三維結(jié)構(gòu)的基因組中，也有短距離和長(zhǎng)距離的相互作用。這一研究結(jié)果，發(fā)表在八月三十一日的《Nature Genetics》，展示了關(guān)鍵的決策基因（指定胚胎隨后發(fā)育的藍(lán)圖），如何聚集在胚胎干細(xì)胞的核心，并保持在一個(gè)沉默的狀態(tài)。

形成一個(gè)胚胎的不同類型細(xì)胞，來(lái)源于胚胎干細(xì)胞（ESCs）。這些細(xì)胞是自我更新的，并保持在一個(gè)未分化的狀態(tài)，從而意味著，它們有可能成為身體中任何類型的細(xì)胞。為了變成一種特殊的細(xì)胞類型，胚胎干細(xì)胞沿著一個(gè)發(fā)育通路發(fā)展，失去其干細(xì)胞特性，并獲得了新的特性。在基因組水平上，假設(shè)一個(gè)專門的細(xì)胞身份反映了適當(dāng)發(fā)育基因的開(kāi)啟。相反，保持干細(xì)胞的身份，就需要發(fā)育基因的抑制。

利用Babraham研究所開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)（啟動(dòng)子捕獲Hi-C），研究人員在胚胎干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)異常強(qiáng)大的發(fā)育基因3D網(wǎng)絡(luò)。這些基因編碼的蛋白質(zhì)，可建立胚胎的身體計(jì)劃，并指導(dǎo)器官發(fā)育。作為一個(gè)ESC，你不想這些指令在這個(gè)階段被讀取，所以為了避免這種情況，基因都聚集在一起并保持沉默。研究表明，這種抑制的關(guān)鍵是一個(gè)蛋白復(fù)合物，稱為多梳抑制復(fù)合物（PRC1），ESC基因組結(jié)構(gòu)的一個(gè)主調(diào)節(jié)器。因此，這項(xiàng)研究建立了一種機(jī)制，通過(guò)特定基因和PRC1之間的物理相互作用而發(fā)揮作用，從而有效地使基因保持在沉默的狀態(tài)。這可以防止它們?cè)?span lang="EN-US">ESCs的表達(dá)，并保證未分化狀態(tài)的維持。

研究人員指出，基因從這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的選擇性釋放，可導(dǎo)致它們的表達(dá)，從而控制早期發(fā)育決策，啟動(dòng)干細(xì)胞沿路成為一種定義的細(xì)胞類型。最后，多梳復(fù)合物的下調(diào)，已被證明是多種癌癥和發(fā)育障礙的原因，從而強(qiáng)調(diào)了理解“在發(fā)育和疾病中Polycomb介導(dǎo)的基因抑制”的重要性。

本文第一作者、該研究所細(xì)胞核動(dòng)力研究項(xiàng)目組組長(zhǎng)Sarah Elderkin博士說(shuō)：“分析小鼠胚胎干細(xì)胞基因組中22,225個(gè)啟動(dòng)子的全基因組連接，可使我們識(shí)別一組啟動(dòng)子（近100個(gè)），它們組成了在整個(gè)基因組中所看到的最強(qiáng)大的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。這是令人興奮的，因?yàn)檫@組基因的成員編碼早期發(fā)育的調(diào)控因子，它們指定胚胎干細(xì)胞將成為什么。本研究揭示了一種機(jī)制，發(fā)育基因的不適當(dāng)表達(dá)是如何被阻止的，也表明，為了正常的胚胎發(fā)育進(jìn)行，基因是如何擺脫這種沉默的。”