科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了創(chuàng)造細(xì)胞分化的開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)的復(fù)雜性

一個(gè)生物學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胚胎發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞如何彼此不同，這一發(fā)現(xiàn)為遺傳活動(dòng)提供了新的見(jiàn)解，并有助于更好地了解疾病的發(fā)生和出生缺陷。

“多年來(lái)科學(xué)家們已經(jīng)知道，改變特定細(xì)胞中哪些基因被打開(kāi)可能會(huì)導(dǎo)致出生缺陷和癌癥，”紐約大學(xué)生物系教授，該論文的高級(jí)作者Stephen Small解釋說(shuō)。在分子細(xì)胞雜志上。“然而，這種激活的復(fù)雜性尚不清楚。我們的結(jié)果揭示了在胚胎發(fā)育過(guò)程中如何精心制作這一過(guò)程。”

具體而言，先前的研究已經(jīng)確定了啟動(dòng)子 - 或“開(kāi)/關(guān)”開(kāi)關(guān) - 對(duì)于數(shù)千個(gè)基因。然而，這些研究沒(méi)有描述這些啟動(dòng)子是如何被激活的，在胚胎發(fā)生過(guò)程中細(xì)胞如何彼此不同的基本方面也不清楚。

所述分子細(xì)胞研究主要集中在一個(gè)基因稱為駝背(HB)，這使得細(xì)胞在果蠅胚胎是從在腹部細(xì)胞不同的頭部區(qū)域。

紐約大學(xué)的生物學(xué)家在一個(gè)叫做“hb啟動(dòng)子”的區(qū)域或遺傳“開(kāi)/關(guān)切換”中發(fā)現(xiàn)了hb的DNA序列碼。

“如果關(guān)閉hb啟動(dòng)子開(kāi)關(guān)，hb基因是沉默的，不會(huì)表達(dá)，”Small解釋道。“然而，如果它被打開(kāi)，該基因會(huì)產(chǎn)生自身的RNA拷貝，這是指定頭部發(fā)育所必需的。”

具體而言，在胚胎中，hb啟動(dòng)子開(kāi)關(guān)由稱為Bicoid的蛋白質(zhì)打開(kāi)，該蛋白質(zhì)與位于遠(yuǎn)離hb啟動(dòng)子的稱為“增強(qiáng)子”的不同DNA序列結(jié)合。一旦與增強(qiáng)子結(jié)合，Bicoid蛋白質(zhì)物理接觸hb啟動(dòng)子并隨后翻轉(zhuǎn)啟動(dòng)子開(kāi)啟。

小和他的同事利用hb基因的特征來(lái)幫助闡明這個(gè)過(guò)程：該基因有兩個(gè)啟動(dòng)子，一個(gè)響應(yīng)Bicoid的活躍啟動(dòng)子和一個(gè)不活動(dòng)的啟動(dòng)子。

“通過(guò)在無(wú)活性和活性啟動(dòng)子之間精確交換序列，我們發(fā)現(xiàn)活性啟動(dòng)子含有兩個(gè)對(duì)Bicoid作出反應(yīng)所需的短序列，”Small說(shuō)。“當(dāng)我們突變這些序列時(shí)，活性啟動(dòng)子被有效地關(guān)閉，當(dāng)我們將它們插入無(wú)活性啟動(dòng)子時(shí)，它被有效地打開(kāi)。”

“復(fù)雜動(dòng)物的身體包含許多類型的細(xì)胞，每種細(xì)胞類型都是獨(dú)特的，因?yàn)樗梢源蜷_(kāi)一組特定的基因，”他補(bǔ)充道。“這篇論文描述了早期胚胎特定區(qū)域中第一個(gè)細(xì)胞特異性基因之一是如何開(kāi)啟的。”