Cell子刊:組蛋白替換的表觀遺傳學意義
日期:2015-11-10 08:52:26
DNA是一種動態的信息形式,信息的儲存和讀取都有一定的規則。將1.8m長的DNA塞進狹小的細胞核并不容易,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構。基因組DNA以這樣的形式包裝成為染色質,使DNA受到良好的保護。為了維持DNA相關過程所需的正確結構,染色質需要持續更換組蛋白。
倫敦帝國理工學院的研究人員在小鼠卵母細胞中,揭示了組蛋白替換對轉錄調控和DNA甲基化的重要影響。這項研究發表在最新一期的Molecular Cell雜志上。
發育中的卵母細胞是研究DNA包裝的理想體系,這種細胞不進行分裂,也就不存在DNA復制。不過卵母細胞的基因組相當活躍,因為卵細胞發育涉及基因活性和DNA修飾的廣泛變化,直到卵細胞成熟并為受精做好準備。
研究人員在卵母細胞中刪除了一個組蛋白的分子伴侶,這種伴侶蛋白負責在染色質結構中替換組蛋白。隨后他們通過單細胞表觀遺傳學研究,分析了卵細胞發育、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,在生長發育等過程中調控基因的表達。在卵細胞發育過程中,卵母細胞會經歷一系列的表觀遺傳學修飾,這對于卵細胞的生殖能力至關重要。
“缺組蛋白分子伴侶乏Hira的卵細胞表現出嚴重的發育缺陷,會導致細胞死亡,”文章作者Dr Gavin Kelsey說。“卵細胞的整個系統受到干擾,DNA損傷累積,染色質的變化使基因不能有效沉默或激活。我們還發現,在卵細胞中起作用的不同表觀遺傳學系統存在復雜的關系,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,以及基因組動態變化中保護其完整性的具體機制。研究卵母細胞的發育過程有助于人們更清晰的理解基因組動態,以及這種動態對于生殖細胞的重要意義。
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