加州大學(xué)圣迭戈分校醫(yī)學(xué)院的研究人員巧用基因敲除技術(shù),，用同一基因插入酵母染色體上的90個(gè)不同位點(diǎn),。他們發(fā)現(xiàn)，插入的基因并沒(méi)有改變附近染色質(zhì)的表觀遺傳學(xué)環(huán)境,，而插入環(huán)境的差異會(huì)明顯影響基因的活性,。
由DNA和蛋白組成的染色質(zhì)構(gòu)成了細(xì)胞核，研究人員指出染色質(zhì)調(diào)控中并不存在通用的“組蛋白密碼”,，染色質(zhì)調(diào)控取決于基因與表觀遺傳學(xué)環(huán)境的相互作用,。這項(xiàng)研究于1月3日發(fā)表在Cell旗下的Cell Reports雜志上。
“基因在染色質(zhì)中的位置對(duì)其表達(dá)有何影響,，這是表觀遺傳學(xué)面臨的主要挑戰(zhàn)之一,，”文章的資深作者，加州大學(xué)圣迭戈分校醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系主任Trey Ideker博士說(shuō),。“而這類研究中尋找組蛋白密碼是一個(gè)主要的方向,，組蛋白密碼是指組蛋白結(jié)合并影響基因的通用規(guī)則。”
而Ideker博士這項(xiàng)新研究指出,，單純的通用組蛋白密碼并不存在,。表觀遺傳學(xué)對(duì)基因表達(dá)/活性的影響不僅依賴于組蛋白等表觀遺傳學(xué)元件，也同樣依賴于被表達(dá)的基因本身,。
研究人員巧妙利用了一個(gè)容易被忽視的現(xiàn)有資源,，即目前廣泛使用的酵母基因敲除文庫(kù)。這種文庫(kù)將同一個(gè)報(bào)告基因系統(tǒng)性地插入到染色體上的不同位點(diǎn),，本用于研究特定基因缺失所帶來(lái)的影響,。而研究人員針對(duì)這一報(bào)告基因進(jìn)行了研究，分析當(dāng)其位于酵母染色體不同位點(diǎn)時(shí)的基因表達(dá),。
“表觀遺傳學(xué)環(huán)境是指插入基因周圍的組蛋白和DNA狀態(tài),，如果這一環(huán)境無(wú)關(guān)緊要，那么不論插入基因位于染色體上的什么位置,，其表達(dá)水平都應(yīng)該是一樣的,，”Ideker說(shuō)。但研究顯示,，在各位點(diǎn)上插入基因都會(huì)與附近的表觀遺傳學(xué)元件相互作用,，從而使基因表達(dá)受到明顯影響。
通常位置效應(yīng)實(shí)驗(yàn)都是將基因放在端粒附近,，來(lái)展示表觀遺傳學(xué)環(huán)境對(duì)基因表達(dá)的顯著影響,。而現(xiàn)在研究人員通過(guò)系統(tǒng)性地基因敲除,，得以對(duì)染色體各區(qū)域的位置效應(yīng)進(jìn)行研究，這一新工具將幫助人們深入研究基因的調(diào)控機(jī)制,。(生物谷Bioon.com)
DOI:10.1016/j.celrep.2012.12.003
PMC:
PMID:
Decoupling Epigenetic and Genetic Effects through Systematic Analysis of Gene Position
Menzies Chen, Katherine Licon, Rei Otsuka, Lorraine Pillus, Trey Ideker
Classic position-effect experiments repositioned genes near telomeres to demonstrate that the epigenetic landscape can dramatically alter gene expression. Here, we show that systematic gene knockout collections provide an exceptional resource for interrogating position effects, not only near telomeres but at every genetic locus. Because a single reporter gene replaces each deleted gene, interrogating this reporter provides a sensitive probe into different chromatin environments while controlling for genetic context. Using this approach, we find that, whereas systematic replacement of yeast genes with the kanMX marker does not perturb the chromatin landscape, chromatin differences associated with gene position account for 35% of kanMX activity. We observe distinct chromatin influences, including a Set2/Rpd3-mediated antagonistic interaction between histone H3 lysine 36 trimethylation and the Rap1 transcriptional activation site in kanMX. This interaction explains why some yeast genes have been resistant to deletion and allows successful generation of these deletion strains through the use of a modified transformation procedure. These findings demonstrate that chromatin regulation is not governed by a uniform histone code but by specific interactions between chromatin and genetic factors.
