研究人員開發(fā)了可視化斑馬魚基因組中第一個(gè)活化基因的工具

在受精后數(shù)小時(shí)內(nèi)，由卵子和精子貢獻(xiàn)的染色體形成獨(dú)特的基因組。然而，這個(gè)新基因組最初是無(wú)活性的，必須“喚醒”才能開始其DNA的轉(zhuǎn)錄并開始胚胎發(fā)育。生命的第一步如何發(fā)生長(zhǎng)期以來(lái)令發(fā)展生物學(xué)家著迷。

“從分子的角度來(lái)看，這是生命的開始，”弗格斯F.華萊士遺傳學(xué)教授，耶魯大學(xué)遺傳學(xué)系主任安東尼奧·吉拉德斯說(shuō)。“尚不清楚的是胚胎基因組的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)如何以及什么啟動(dòng)，以便胚胎開始用自己的基因藍(lán)圖控制自身的發(fā)育。”

耶魯大學(xué)的Giraldez和他的研究小組發(fā)現(xiàn)，在新形成的基因組中激活DNA需要兩個(gè)特定因子，他們?cè)?月17日發(fā)表在“ 發(fā)育細(xì)胞 ”雜志上。他們使用顯微鏡和RNA測(cè)序分析相結(jié)合，揭示了斑馬魚胚胎細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄模式。

研究人員還開發(fā)了可視化斑馬魚基因組中第一個(gè)活化基因的工具，稱為miR-430，并追蹤基因在活胚胎中的活性。

“現(xiàn)在我們可以在視覺上查看細(xì)胞核內(nèi)部并分析靜音基因組中的第一個(gè)基因是如何被喚醒的，”該研究的主要作者和在Giraldez實(shí)驗(yàn)室工作的博士生說(shuō)。

斑馬魚基因組的激活需要存在由母親產(chǎn)生的兩種蛋白質(zhì)-P300和Brd4-。的破壞活性使用這兩種蛋白質(zhì)的小分子抑制劑阻止胚胎基因組的激活，這反過來(lái)又塊胚胎的發(fā)育。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，即使在它們阻斷了這些母體蛋白質(zhì)的產(chǎn)生之后，它們也可以通過人工引入P300和Brd4來(lái)克服這種阻滯并過早啟動(dòng)胚胎基因組的激活。

“這些分子因子起著一種分子計(jì)時(shí)器的作用，它決定了基因組覺醒的時(shí)機(jī)，”Giraldez說(shuō)。“找到參與基因組激活的這些關(guān)鍵因素是我們理解生命開始的關(guān)鍵的第一步。”