DNA是一種動態(tài)的信息形式，信息的儲存和讀取都有一定的規(guī)則。將1.8m長的DNA塞進狹小的細(xì)胞核并不容易，要展開DNA讀取特定片段和基因也絕非易事。

高等生物的基因組DNA圍繞著由四種組蛋白組成的八聚體，形成碟狀的核小體結(jié)構(gòu)。基因組DNA以這樣的形式包裝成為染色質(zhì)，使DNA受到良好的保護。為了維持DNA相關(guān)過程所需的正確結(jié)構(gòu)，染色質(zhì)需要持續(xù)更換組蛋白。

倫敦帝國理工學(xué)院的研究人員在小鼠卵母細(xì)胞中，揭示了組蛋白替換對轉(zhuǎn)錄調(diào)控和DNA甲基化的重要影響。這項研究發(fā)表在最新一期的Molecular Cell雜志上。

發(fā)育中的卵母細(xì)胞是研究DNA包裝的理想體系，這種細(xì)胞不進行分裂，也就不存在DNA復(fù)制。不過卵母細(xì)胞的基因組相當(dāng)活躍，因為卵細(xì)胞發(fā)育涉及基因活性和DNA修飾的廣泛變化，直到卵細(xì)胞成熟并為受精做好準(zhǔn)備。

研究人員在卵母細(xì)胞中刪除了一個組蛋白的分子伴侶，這種伴侶蛋白負(fù)責(zé)在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)中替換組蛋白。隨后他們通過單細(xì)胞表觀遺傳學(xué)研究，分析了卵細(xì)胞發(fā)育、DNA完整性和DNA甲基化受到的影響。

表觀遺傳修飾是指不改變DNA序列的可逆性修飾，在生長發(fā)育等過程中調(diào)控基因的表達。在卵細(xì)胞發(fā)育過程中，卵母細(xì)胞會經(jīng)歷一系列的表觀遺傳學(xué)修飾，這對于卵細(xì)胞的生殖能力至關(guān)重要。

“缺組蛋白分子伴侶乏Hira的卵細(xì)胞表現(xiàn)出嚴(yán)重的發(fā)育缺陷，會導(dǎo)致細(xì)胞死亡，”文章作者Dr Gavin Kelsey說。“卵細(xì)胞的整個系統(tǒng)受到干擾，DNA損傷累積，染色質(zhì)的變化使基因不能有效沉默或激活。我們還發(fā)現(xiàn)，在卵細(xì)胞中起作用的不同表觀遺傳學(xué)系統(tǒng)存在復(fù)雜的關(guān)系，組蛋白水平的異常對DNA甲基化的影響很大。

這項研究展示了組蛋白替換對維持基因組保真度的重要性，以及基因組動態(tài)變化中保護其完整性的具體機制。研究卵母細(xì)胞的發(fā)育過程有助于人們更清晰的理解基因組動態(tài)，以及這種動態(tài)對于生殖細(xì)胞的重要意義。