英國(guó)生物信息學(xué)研究所EMBL-EBI和德國(guó)Max Planck免疫表觀遺傳學(xué)研究所MPI的研究人員發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞同時(shí)調(diào)節(jié)多種不同基因活性的方式。這一研究成果發(fā)表在Science雜志上，揭示了性別差異背后的重要機(jī)制，顛覆了此前的普遍觀點(diǎn)。

該研究分析了果蠅調(diào)控一系列重要基因的機(jī)制。雌性果蠅擁有兩個(gè)X染色體，而雄性只有一個(gè)，這就需要避免雌性X染色體上的基因產(chǎn)生兩倍于雄性相應(yīng)基因的蛋白。研究人員發(fā)現(xiàn)，雄性果蠅通過(guò)使其X染色體基因產(chǎn)量翻倍來(lái)避免上述情況，在雄性果蠅體內(nèi)一個(gè)表觀遺傳學(xué)酶使成千上萬(wàn)的不同基因產(chǎn)量翻番。

“想象一下，你有成千上萬(wàn)不同大小、不同形狀半滿的玻璃杯，”在EMBL-EBI領(lǐng)導(dǎo)該研究的Nick Luscombe說(shuō)?！艾F(xiàn)在要將它們同時(shí)裝滿，這可是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)制?！?/SPAN>

研究人員需要檢測(cè)表達(dá)量提高的信號(hào)來(lái)研究基因的表達(dá)量，在絕大多數(shù)這類(lèi)研究中，基因表達(dá)升高的系數(shù)都在10到100之間，而在這項(xiàng)研究中這一信號(hào)只有2。要精確檢測(cè)這樣微弱的信號(hào)是并不容易，研究人員對(duì)數(shù)百個(gè)基因進(jìn)行了大量研究和生物信息學(xué)分析。

研究人員發(fā)現(xiàn)H4K16（組蛋白H4賴氨酸16）的高度乙?；箚螚l雄性X染色體上的基因轉(zhuǎn)錄翻倍。對(duì)RNA聚合酶II進(jìn)行精確定量發(fā)現(xiàn)，結(jié)合到雄性X染色體的RNA聚合酶II是結(jié)合到雌性X染色體上的兩倍。這意味著兩性之間的差異來(lái)源于轉(zhuǎn)錄的起始階段，當(dāng)聚合酶首次結(jié)合DNA時(shí)。這與科學(xué)界中的普遍觀點(diǎn)不同，此前人們普遍認(rèn)為性別差異相關(guān)的調(diào)控機(jī)制是在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中開(kāi)始的。

發(fā)現(xiàn)雄性X染色體基因雙倍表達(dá)機(jī)制帶了深遠(yuǎn)的意義，在這一機(jī)制中組蛋白乙酰化修飾廣泛影響了染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)RNA聚合酶II功能的精確控制。這是人們首次發(fā)現(xiàn)一個(gè)直接而清晰的機(jī)制，將組蛋白修飾與控制成千上萬(wàn)基因表達(dá)的聚合酶活性聯(lián)系起來(lái)。

研究人員計(jì)劃繼續(xù)深入研究這種廣泛調(diào)節(jié)機(jī)制中的各種因素，并分析這一機(jī)制如何與細(xì)胞其他遺傳信息微調(diào)方法協(xié)同起作用。