生物谷報(bào)道：來(lái)自美國(guó)Emory大學(xué)華裔教授程曉東（Xiaodong Cheng）領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn)了小鼠基因組中DNA序列的一種特殊模式,，該模式在DNA分子調(diào)節(jié)基因表達(dá)的方式中起到基礎(chǔ)性作用。該研究組與來(lái)自德國(guó)Jacobs大學(xué)的同事在8月22日的的《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上公布了這些發(fā)現(xiàn),。
自從科學(xué)家破解了構(gòu)成人類和動(dòng)物基因組的堿基密碼以來(lái),，研究人員正在研究基因功能的其他化學(xué)修飾層次,，即表觀遺傳學(xué)。表觀遺傳學(xué)與基因序列本身一樣重要,，因?yàn)樗刂苹蚴欠癖婚_(kāi)啟或關(guān)閉,，從而決定它們是否制造蛋白質(zhì)。
在故去的幾十年里,，研究人員已經(jīng)知道DNA甲基化作用（一種將甲基添加到DNA上的生化反應(yīng)）是這些標(biāo)記基因沉默的表觀遺傳修飾過(guò)程中其中一種類型,，這種修飾導(dǎo)致靶標(biāo)基因不能生產(chǎn)蛋白質(zhì)。另外一種修飾叫做組蛋白甲基化作用,，該反應(yīng)也能標(biāo)記包裹DNA的組蛋白,。
但是，這種關(guān)鍵的選擇性作用過(guò)程如何以及何時(shí)完成沉默或表達(dá)則仍然是一個(gè)謎團(tuán),。DNA甲基化作用發(fā)燒在動(dòng)物基因組上,，多少情況下是對(duì)CG二核苷酸中的C堿基的修飾,。
Emory和Bremen的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種生化模式，并認(rèn)為這種模式是對(duì)表觀遺傳修飾機(jī)器的一個(gè)信號(hào),。在基因組中被打上烙印的區(qū)域即甲基化區(qū)域中,，他們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)CG二核苷酸間的一種8到10個(gè)堿基對(duì)的重復(fù)模式。這種周期性模式與負(fù)責(zé)甲基化的酶的結(jié)構(gòu)信息相一致,。這種甲基化酶結(jié)構(gòu)已經(jīng)被Advanced Photon Source of Argonne National Laboratory所破解,。
程教授表示，他們相信這種CG二核苷酸間的8到10個(gè)堿基對(duì)的重復(fù)模式為甲基化作用在何處發(fā)生提供了一個(gè)信號(hào),。迄今為止已經(jīng)在小鼠基因組中確定出20個(gè)左右的差異甲基化位點(diǎn),。
現(xiàn)在，程教授的研究組能夠利用這些新信息來(lái)確定出其他也具有這種堿基重復(fù)的區(qū)域是否也發(fā)生了差異性甲基化,。研究人員希望能夠確定出差異性甲基化作用的區(qū)域到底有多少,，以及這種印記對(duì)疾病發(fā)生的影響。
表觀遺傳學(xué)
表觀遺傳學(xué)是與遺傳學(xué)(genetic)相對(duì)應(yīng)的概念,。遺傳學(xué)是指基于基因序列改變所致基因表達(dá)水平變化,，如基因突變、基因雜合丟失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等,；而表觀遺傳學(xué)則是指基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平變化,，如DNA甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象變化等；表觀基因組學(xué)(epigenomics)則是在基因組水平上對(duì)表觀遺傳學(xué)改變的研究,。所謂DNA甲基化是指在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下,，在基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共價(jià)鍵結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán)。正常情況下,，人類基因組“垃圾”序列的CpG二核苷酸相對(duì)稀少,，并且總是處于甲基化狀態(tài)，與之相反,，人類基因組中大小為100—1000 bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG島則總是處于未甲基化狀態(tài),，并且與56％的人類基因組編碼基因相關(guān)。人類基因組序列草圖分析結(jié)果表明,，人類基因組CpG島約為28890個(gè)，大部分染色體每1 Mb就有5—15個(gè)CpG島,，平均值為每Mb含10．5個(gè)CpG島,，CpG島的數(shù)目與基因密度有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[9]。由于DNA甲基化與人類發(fā)育和腫瘤疾病的密切關(guān)系,，特別是CpG島甲基化所致抑癌基因轉(zhuǎn)錄失活問(wèn)題,，DNA甲基化已經(jīng)成為表觀遺傳學(xué)和表觀基因組學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。
