2019-04-11 23:14:01
团队揭示了遗传学中细胞决策的新规则

一组生物学家发现了细胞用来决定它们激活哪些基因以及在什么条件下决定的新规则,这些结果增加了我们对基因变异如何影响人类特征的理解。

“这项研究不仅表征了新发现的细胞活动因素,而且还揭示了影响基因活化的物理参数,从而推动了我们对基因在时间和空间上的调控方式的理解,”生物学教授Christine Rushlow解释道。在纽约大学和该研究的资深作者,该研究出现在Current Biology期刊上。

这项工作还包括加州大学伯克利分校的教授Hernan Garcia,他专注于一种特定的蛋白质,Zelda,Rushlow及其同事之前发现,这种蛋白质负责在错综复杂的协调中打开对发育至关重要的基因组。时尚。

在当前生物学研究中,研究人员试图阐明基因调控的确切性质的具体方面 - 这是一个至关重要的过程,因为基因活动的时间和位置的错误可能导致发育困难。

这种动态表现在DNA中与称为增强子的基因相邻的短区域;这些功能类似于逻辑电路,通过读取细胞环境并将这些输入整合到定义的基因活动响应中。

“然而,虽然我们知道基因与其增强子之间的许多广泛相互作用,但很多监管逻辑尚未被理解,”Rushlow说。

为了解决这个问题,Rushlow和她的合作者检查了果蝇Drosophila的胚胎,该果蝇使用与人类高度相似的基因。人们早就知道,神经系统发育所需的一个基因被一种名为Dorsal的蛋白激活,该蛋白直接与该基因的增强子结合。第二种蛋白质,Zelda,也与增强剂结合,被认为可以增强背部活动 - 但它如何做到这一点并不完全清楚。

通过突变Zelda结合位点并量化基因的反应,科学家们发现激活,激活开始和激活程度的概率发生了变化,从而极大地影响了时间和空间的基因活动。

为了确定原因,他们分离了塞尔达的活动。使用高分辨率显微镜,他们发现Dorsal蛋白在含有Zelda位点的增强子中富集,与没有Zelda位点的人相比,提供了Zelda如何增强背部活动的机制,并揭示了将增强子的微环境与其激活基因的能力联系起来的联系。

“这项研究揭示了细胞用来决定他们激活什么基因,何时以及多少,以响应他们的环境,”Rushlow指出。 “我们能够在决策过程中直接观察细胞,然后操纵和测量一部分DNA作为微小电路来做出这一决定。”

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