霍華德休斯醫(yī)學院研究員 Barbara J. Meyer等在分析線蟲（C. elegans）抑制整條染色體基因的過程時，驚奇地發(fā)現(xiàn)了可以對整批的基因進行調節(jié)的機制, 而這種整條染色體級別的大規(guī)?；蛘{節(jié)是一件性命攸關的大事,。Meyer及其同事對X染色體上執(zhí)行劑量補償機制的位點進行了詳細描述。并將研究成果發(fā)表在11月30日的Nature雜志上,。
此次研究過程中,，他們將目光投注到劑量補償（dosage compensation）現(xiàn)象上。劑量補償保證發(fā)育過程中的線蟲胚胎X染色體基因表達水平正常,，不論是有一條或者兩條X染色體,。X染色體基因表達過量會導致胚胎死亡，為了達到恰當?shù)钠胶?，含有雙套X染色體的線蟲胚胎會使X染色體的基因表達減半,，抑制X染色體過度活化,。遺傳兩條X染色體的線蟲,，會激活X染色體劑量補償機制，使胚胎向雌雄同體（hermaphrodit）發(fā)育,。雄性線蟲的細胞只有一條X染色體,，但是兩種性別的線蟲都需要相同水平的X染色體基因表達產物。雌雄同體線蟲體內，有一個大的叫做劑量補償復合體（dosage compensation complex ,，DCC）的蛋白復合體,，以整條X染色體為靶標，抑制全部基因的活性,。復合體在染色體上的作用位點被稱為“recruit elements on X”（rex）,。
早期工作中，Meyer等發(fā)現(xiàn)線蟲DCC的結構與從酵母到人的所有高等生物體的細胞分裂過程中控制染色體分離的復合體——condensin的結構相似,。研究人員對X染色體中,，DCC作用位點可能存在的所有大的區(qū)域進行分析，但始終沒有找到確切位點,。此次,，研究人員定義、分離rex位點結構,，以便更好的弄清這些位點是怎樣募集DCC的,。
“大家都認為X染色體具有某種特異性，使其成為劑量補償?shù)陌袠耍?rdquo; Meyer說,，問題是這種特異性是否是由X染色體的DNA序列,，DNA的二級結構，或者其它特異性決定的,。
研究小組研制出帶有額外X染色體片段的遺傳修飾（genetically altered）線蟲,，通過分析這些染色體片段結合DCC的機制，聚焦rex位點,。隨著X染色體的DNA片段越來越小,，發(fā)現(xiàn)rex位點在至少兩個DNA短序列或者基序中出現(xiàn)的頻率異常高。令人奇怪的是,，這些DNA基序并不是X染色體特有的,，它們存在于線蟲所有染色體中。然而,，這些基序在X染色體上的聚集使它們成為DCC的靶標,。
“我們認為這是一項重大發(fā)現(xiàn)，因為它告訴我們可以通過改變常見的DNA短片段的分布狀態(tài)和豐富度,，使某種染色體具有其它染色體所不具有的功能,。”進一步研究發(fā)現(xiàn)，通過更換DNA基序的數(shù)量,，可以調整劑量補償?shù)乃健?/p>
Meyerk查閱其它實驗室得到的Drosophila melanogaster研究結果,，發(fā)現(xiàn)增加雄性果蠅唯一一條X染色體的基因表達量后，利用特定的DNA基序的聯(lián)合,，會出現(xiàn)劑量補償效應,，印證了此機制。
然而，Meyer說她們實驗室的結果還呈現(xiàn)了影響劑量補償?shù)牧硪环N非常不同的機制,。此機制也許與調節(jié)整個染色質的結構有關,。“研究結果告訴我們以一條性染色體為劑量補償?shù)陌袠耍瑫婕暗礁嗟囊郧吧形窗l(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象,。”目前,，Meyer及其同事正在對DCC結合rex位點細節(jié)做進一步研究。
深入閱讀：
1 P. McDonel, J. Jans, B. K. Peterson et al., Nature 444 (7119), 614 (2006).
Lab: Howard Hughes Medical Institute
Department of Molecular and Cell Biology, University of California – Berkeley, 16 Barker Hall, Berkeley, California 94720-3204, USA
