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科学家对从发育到成年的通过DNA甲基化进行基因调控的理解
2020-03-20 18:36:11父母的烙印(一种从父母传给后代的基因控制形式)比以前认为的要动态得多，并且可能随着时间的流逝而导致大脑和其他组织的变化。怀特海德研究所的科学家的这一发现挑战了当前对从发育到成年的通过DNA甲基化进行基因调控的理解。
怀特海德创始成员鲁道夫·雅尼施(Rudolf Jaenisch)说：“个人之间以及个人内部的所有动态变化都非常令人惊讶。”他也是麻省理工学院(MIT)的生物学教授。“我们还不了解它的重要性。它是否在功能上很重要，并且是否特别在大脑中反映了神经元的历史，例如活动状态?这些都是有趣的可能性。”
甲基化-称为甲基的分子与DNA的连接-是影响基因表达的表观遗传现象。通常，关闭甲基化基因，而未甲基化基因活跃并准备转录。尽管测序技术的进步已在各种组织中产生了信息丰富的甲基化图谱，但这种方法仅捕获了甲基化的静态“快照”，无法实时显示组织和单个细胞中甲基化的动态。
由于这一限制，研究人员推断出遗传的甲基化(也称为亲本印记)在整个发育过程中基本上保持稳定，除了两个重要的发育里程碑：受精后以及精子和卵细胞的产生。在其他时间改变的基因印迹与发育障碍和癌症有关。
在小鼠小脑的一部分中表现出不同的印迹甲基化的细胞。礼貌：细胞出版社
为了研究单个细胞中的活性甲基化，Jaenisch实验室的博士后研究员Yonatan Stelzer开发了一种记者系统，该系统可以实时跟踪基因组甲基化。当靶基因未甲基化时，报告基因也未甲基化，从而触发发光蛋白的表达，该蛋白照亮细胞。当靶标被甲基化时，报告基因也被甲基化。然后发光的蛋白质不被表达，使细胞变暗。随着靶基因甲基化的改变，报告基因的甲基化也改变。
在本周在线发表在《细胞报告》杂志上的最新研究中，Stelzer使用小鼠中的报告基因系统发现，正在发育中和成年组织中的印迹甲基化受到积极调节，而不仅仅是保持稳定状态。
Cell Reports论文的合著者Stelzer说：“我们与记者在成人组织中看到的东西非常令人惊讶，并且比我们想象的要复杂得多。”“印迹甲基化的调节导致不同组织中甚至是细胞类型依赖性的这些非常一致的模式。就神经细胞而言，这意味着印迹甲基化会随着时间的流逝动态地塑造成年大脑，并可能发挥作用由于这种印迹会影响数百个非编码基因，包括微RNA和非编码RNA，因此对于大脑和人体其他部位的基因表达剂量，这是一种非常有趣的微调机制。”
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