解開DNA去甲基化的謎團
日期:2016-01-14 08:45:24
最近,德國美因茨分子生物學研究所(IMB)的科學家,已經確定了“表觀遺傳標記如何被從DNA中去除”這個謎題的一個缺失部分。針對DNA去甲基化的研究,進一步闡釋了對于發育和疾?。ㄈ绨┌Y)至關重要的一個基本過程。表觀遺傳學是由基因表達的遺傳性變化定義的,并不是來自于DNA序列本身的變化。相關研究結果發表在1月11日的《Nature Structural and Molecular Biology》。
表觀遺傳學過程在一系列疾病中發揮主要作用,如心血管疾病、神經退行性疾病和癌癥。其中最顯著的表觀遺傳學過程是DNA甲基化,動物DNA的四個堿基之一通過一個甲基標記。DNA甲基化通常會降低周圍基因的活性。
關于甲基標記是如何被放置在DNA上的,我們已經了解很多,但它們是如何去除的——這一過程稱為DNA去甲基化,從而基因是如何被重新激活的,我們尚不明確。在這項研究中,IMB科學家已經確定了兩個蛋白——Neil1與Neil2,對于DNA去甲基化是至關重要的。本文第一作者Lars Schomacher指出:“這些蛋白解釋了‘DNA如何被有效的去甲基化’的一連串事件中的一個缺失環節。”
有趣的是,DNA去甲基化已被證明涉及DNA修復機制的蛋白質。因此,表觀遺傳學基因調控和基因組的維護是聯系在一起的。Schomacher和他的同事們在Neil1與Neil2中發現了兩個以上的修復因子,不僅能保護DNA的完整性,而且還參與了DNA去甲基化。研究人員表明,Neils的作用是增加另一種蛋白質Tdg的活性,已知這個蛋白對于DNA去甲基化是至關重要的。
Neils和Tdg是對于生存和發育必不可少的蛋白質。Schomacher等人進行了實驗,他們在一個非常早期的青蛙胚胎中去除了這些蛋白質中的任意一個。他們發現,胚胎出現了嚴重的發育問題,并在成年期之前死亡。
無法設置和重置DNA上的甲基標記,與發育異常和癌癥相關,在這些疾病當中,細胞忘記了它們是什么類型,并開始不受控制地分裂。了解哪些蛋白質負責DNA去甲基化,將有助于我們了解更多關于這種疾病的進程,并可能為開發新療法提供新的途徑。