生物谷報(bào)道：來自美國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,。該研究組與來自德國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)成人類和動物基因組的堿基密碼以來,，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_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)燒在動物基因組上,，多少情況下是對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)為這種模式是對表觀遺傳修飾機(jī)器的一個(gè)信號,。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,。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)的重要研究內(nèi)容,。
