干細胞(頂部)和神經(jīng)元前體細胞(底部)表觀遺傳模式存在顯著差別

2011年12月15日，瑞士巴塞爾Friedrich Miescher生物醫(yī)學(xué)研究所和諾華生物醫(yī)學(xué)研究所科學(xué)家們在《自然》期刊上發(fā)表關(guān)于調(diào)控細胞命運方面激動人心的新研究結(jié)果。他們鑒定出新的表觀遺傳模式，這些模式是由轉(zhuǎn)錄因子動態(tài)產(chǎn)生的，而且還是依賴于細胞類型和發(fā)育階段。鑒定這些表觀遺傳“指紋”允許人們對細胞的歷史和命運作出結(jié)論，應(yīng)當(dāng)也有助于理解導(dǎo)致諸如癌癥之類疾病的過程。

在搜尋關(guān)于我們大多數(shù)基因如何被調(diào)節(jié)的線索時，研究人員如今發(fā)現(xiàn)結(jié)合到DNA上的蛋白留下特異性分子指紋。他們利用一種高度靈敏性的方法發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子以一種定向的方式操縱DNA上表觀遺傳標記。

為了實現(xiàn)這點，來自巴塞爾大學(xué)教授和研究小組領(lǐng)導(dǎo)者Dirk Schübeler實驗室的表觀遺傳學(xué)家們和來自Michael Stadler領(lǐng)導(dǎo)的計算生物學(xué)中心的生物信息學(xué)家們比較了干細胞的甲基化模式和神經(jīng)元祖細胞(neuronal progenitor)的甲基化模式。在這當(dāng)中，他們發(fā)現(xiàn)DNA上含有特別少的甲基基團的區(qū)域。這些所謂的低甲基化區(qū)域(low methylated regions, LMRs)在不同細胞類型之間存在差異，而且位于控制轉(zhuǎn)錄和細胞命運的基因區(qū)域中。進一步分析表明轉(zhuǎn)錄因子以一種定向的方式促成LMR模式出現(xiàn)。如果沒有這些轉(zhuǎn)錄因子的作用，DNA依然保持甲基化和緊湊包裝。再者，LMRs是動態(tài)的并且根據(jù)細胞的發(fā)育階段而發(fā)生變化。

Schübeler評論道，“這些結(jié)果代表著思考模式的轉(zhuǎn)移。我們觀察到的轉(zhuǎn)錄因子和DNA甲基化之間的直接聯(lián)系再次更加強調(diào)了轉(zhuǎn)錄因子在控制細胞命運中的作用?！?/p>

不過這些結(jié)果也有重要的現(xiàn)實應(yīng)用。Schübeler說，“全世界都在努力解碼不同類型癌癥的表觀基因組。我們的結(jié)果如今表明從這些研究項目中收集到的數(shù)據(jù)也能夠重建導(dǎo)致癌癥的過程。以這種方式，我們能夠簡單地和可靠地鑒定出出錯的細胞過程和蛋白?！?/p>