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新堿基隨基因組變化圖譜出爐

日期:2011-11-03 08:47:47

據報道,最近,美國埃默里大學醫學院和芝加哥大學研究人員合作,繪制出了小鼠大腦中5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC)的圖譜,顯示出該堿基從發育到老化的生命過程中隨基因組變化而變化的分布方式。相關論文發表在《自然·神經系統科學》雜志網站上。

 

此前的研究認為,5-羥甲基胞嘧啶只是一種過渡狀態的堿基,而新圖譜表明,5-羥甲基胞嘧啶不止是一種中間狀態,其在干細胞和腦細胞中還有著特殊的平衡功能,讓一種基因在被抑制之后重新打開。2009年,科學家發現一種名為5-羥甲基胞嘧啶的新堿基大量分布于人體干細胞到腦細胞的DNA中,并稱之為“第六種核苷酸”,擴展了基因家族字母表。

 

5-羥甲基胞嘧啶是一種表觀修飾胞嘧啶。胞嘧啶是構成DNA4種堿基之一,表觀修飾是基因被打開或關閉發生的變化,并非構成DNA序列的部分。5-羥甲基胞嘧啶和另外一種起修飾作用的DNA堿基5-甲基胞嘧啶(5-mC)很相似,但它們之間的差異受到化學技術的限制一直無法分辨。

 

研究人員用一種化學標記法給5-羥甲基胞嘧啶作了標記,研究了其在小鼠大腦發育過程中的分布變化。結果發現,5-羥甲基胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶不同,5-羥甲基胞嘧啶更多出現在活躍基因中,尤其是腦細胞,而5-甲基胞嘧啶通常出現在那些關閉基因或是基因組的重復“垃圾”區。當干細胞變成了構成血液、肌肉和腦神經的細胞時,5-甲基胞嘧啶會幫助關閉基因,而且這些被關閉的基因不再打開。

 

根據研究顯示,5-羥甲基胞嘧啶在DNA中只出現在5-甲基胞嘧啶曾經出現過的地方。這表明5-羥甲基胞嘧啶好像一種臨時信號,預示著細胞將要清除5-甲基胞嘧啶標記。

 

論文作者之一、埃默里大學醫學院人類遺傳學副教授金鵬(音譯)表示,目前他們正開始繪制雷特綜合征和自閉癥等神經紊亂疾病中5-羥甲基胞嘧啶的變化方式,并打算進一步提高探測分辨率。

 

總編輯圈點

 

雖然自1952年首次發現以來,5-羥甲基胞嘧啶一直是科學家關注的目標,但近年其被關注度尤其高。僅是近6個月來,5-羥甲基胞嘧啶就多次在《科學》《自然》等權威雜志露面。這種局面很大程度要歸功于化學標記等應用技術的發展。而人們對5-羥甲基胞嘧啶認識的深入,又給自閉癥、癌癥治療等應用領域的研究投射出希望的光芒。


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