Cell：在细胞决裂时，组卵白化学润饰也可遗传，并在保持子女细胞身份中起症结感化

2019年11月18日讯/BIOON/---在一项新的研讨中，来自美国纽约年夜学朗格尼医学中间的研讨人员发明不只DNA的遗传，并且包装DNA的卵白产生的变更的在细胞增殖时保持它们的身份。这项研讨提醒了在每个细胞在发育时代停止增殖而发生两个子细胞时，它们将它们的身份传递给下一代细胞。这些研讨人员说，一切细胞都具有一套雷同而又完好的DNA，然则每个细胞经编程后激活或缄默某些基因，从而肯定它们是成为心脏细胞，照样成为肠道细胞等其他细胞。相干研讨成果近期揭橥在Cell期刊上，论文题目为“Active and Repressed Chromatin Domains Exhibit Distinct Nucleosome Segregation during DNA Replication”。

图片来自 Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.10.009。 这项新的研讨证明坚持细胞身份的机制是基于DNA的包装方法。人们已知在细胞核中，分子DNA链被包裹在核小体（nucleosome）中一组称为组卵白的卵白四周，一切这一切都位于称为染色质的较年夜超构造中。

此外，已知组卵白的“尾巴”延长到核小体的里面，使得它们可产生化学变更，这些化学变更决议着一个染色质区域能否“开放”，这就决议着DNA是可接近的，照样慎密紧缩的，这也就决议着这个区域中的基因是产生缄默，照样停止转录。在这项新的研讨中，这些研讨人员设计了一种办法来追踪核小体中组卵白产生的化学润饰能否精确地从亲本细胞传递到细胞决裂后构成的两个子细胞中的雷同DNA区域。

论文第一作者、纽约年夜学朗格尼医学中间生物化学与分子药理学系博士后研讨员Thelma Escobar博士说，“基于我们的新办法展开的试验标明，在症结地位上产生基于组卵白润饰的DNA紧缩是细胞的根本特点，而且相干的基因缄默可阻拦这些基因在毛病的情况下表达。”

绘制可的核小体变更

这些研讨人员开辟出一种零碎，在这个零碎中，对“旧的”核小体---位于亲本细胞全部DNA中的那些核小体---在作为细胞决裂的先决前提的DNA复制产生之行进行标志。他们随后应用CRISPR-Cas9基因编纂零碎的特异性，将生物素分子附着到他们选择的单个基因地点的核小体上。接着，基于这些在细胞复制DNA时存在于开放或缄默染色质中的基因，这让他们可以追踪这些标志的核小体的命运。

这种新办法提醒仅来自缄默的慎密紧缩的染色质的核小体最终呈现在新复制的DNA上的地位与在亲本DNA中的雷同，这就是它们可以遗传给子女。来自开放染色质的核小体没有遗传，而是普遍散布在全部新复制的染色质中。依据这些试验，这些研讨人员以为增进染色质紧缩的组卵白化学润饰可作为一种坚持细胞身份的根本特征遗传给子女。另一方面，开放染色质不依附于这种“地位（positional inheritance）”，这是由于它的DNA可依据须要被直接与DNA互相感化的调理卵白激活。

此外，这些研讨人员发明，只要在慎密紧缩的缄默染色质中，担任化学润饰组卵白尾巴的卵白才干辨认（“读取”）亲本核小体中的润饰，然后在新构成的核小体上复制（“写”）这些润饰。

这项研讨还标明，在缄默的染色质中构成核小体的组卵白在DNA复制时能够被新的伴侣卵白护送到恰当地位上，今朝这些研讨人员正在寻觅这些伴侣卵白。

论文通信作者、纽约年夜学朗格尼医学中间生物化学与分子药理学传授Danny Reinberg传授说，“惹人瞩目的是，能够是经过基因克制，组卵白润饰显示出一种可的基因调控零碎，而这种基因调控零碎并不存在于像如许的较为原始的细胞中，它能够在人类细胞的更庞杂构造中发扬感化。与此同时，在某些情形下，癌症是因为这种十分庞杂的景象而发生的，这是由于因为组卵白化学润饰的损失而随机掉去DNA慎密紧缩的细胞会发明平日遭到缄默的基因变得活泼。”

Reinberg说：“经过这种方法，癌细胞经退化后可以克制医治或对它们发展的限制，我们愿望这项新的研讨任务将为阻拦这种情况供给新的办法。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Thelma M. Escobar et al. . Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.10.009.

2.Status of proteins housing DNA controls how cells maintain identity

https://phys.org/news/2019-10-status-proteins-housing-dna-cells.html