Science特殊技术可解析组蛋白修饰奥秘

  刊登在国际杂志Science上的一项研究报告中,来自麻省总医院、哈佛大学医学院及博德研究所的研究人员通过研究设计出了一种新方法,该方法可以帮助解析组蛋白的修饰过程,进而阐明基因调节的特殊机制,同时文章中研究人员还对单一核小体组合性修饰的模式进行了图谱的绘制。

  为了确定一种基因是否可以被激活,或者和缠绕在DNA链上的组蛋白结构的共价修饰没有关联,研究人员就需要更好地理解组蛋白的修饰编码机制;这项研究中研究者就设计了一种可以解析组蛋白改变的特殊技术,这项技术主要以多能干细胞和谱系定型细胞开始,随后研究者挑选出特殊的核小体(包含组蛋白和DNA链的包裹结构),并且利用荧光物质对DNA链的末端进行标记。

  下一步研究人员针对单一核小体进行研究,他们利用内反射显微镜制造出了数百万张图像,而这些图像就可以帮助解析组蛋白的修饰状态,这样一来研究人员就可以对单一核小体的不同改变进行定量操作,从而阐明遗传和化学改变如何优先地影响携带特殊修饰状态的核小体结构了,后一步研究人员利用相同的方法对单分子DNA进行测序来找到既定基因组中被修饰的核糖体的精确位点。

  研究者表示,利用这种新型技术我们发现,相比胚胎细胞而言,分化的细胞可以表现出不同的二价染色体标志模式,同时该技术也可以通过提供机体遗传过程的改变来帮助研究人员理解染色质生物学及表观遗传调节的相关机制;当然本文研究仅仅是初期研究而已,后期研究者还将深入研究来探究组蛋白信号的调节机制,研究人员希望终可以对隐藏在机体细胞命运背后的特殊机制进行全面的理解。

  基因有两个特点,一是能忠实地复制自己,以保持生物的基本特征;二是在繁衍后代上,基因能够“突变”和变异,当受精卵或母体受到环境或遗传的影响,后代的基因组会发生有害缺陷或突变。绝大多数产生疾病,在特定的环境下有的会发生遗传。也称遗传病。在正常的条件下,生命会在遗传的基础上发生变异,这些变异是正常的变异。

  含特定遗传信息的核苷酸序列,是遗传物质的小功能单位。除某些病毒的基因由核糖核酸(RNA)构成以外,多数生物的基因由脱氧核糖核酸(DNA)构成,并在染色体上作线状排列。基因的复制与表达词通常指染色体基因。在真核生物中,由于染色体在细胞核内,所以又称为核基因。位于线粒体和叶绿体等细胞器中的基因则称为染色体外基因、核外基因或细胞质基因,也可以分别称为线粒体基因、质粒和叶绿体基因。

  在通常的二倍体的细胞或个体中,能维持配子或配子体正常功能的低数目的一套染色体称为染色体组或基因组,一个基因组中包含一整套基因。相应的全部细胞质基因构成一个细胞质基因组,其中包括线粒体基因组和叶绿体基因组等。原核生物的基因组是一个单纯的DNA或RNA分子,因此又称为基因带,通常也称为它的染色体。

  基因在染色体上的位置称为座位,每个基因都有自己特定的座位。在同源染色体上占据相同座位的不同形态的基因都称为等位基因。在自然群体中往往有一种占多数的(因此常被视为正常的)等位基因,称为野生型基因;同一座位上的其他等位基因一般都直接或间接地由野生型基因通过突变产生,相对于野生型基因,称它们为突变型基因。

  在二倍体的细胞或个体内有两个同源染色体,所以每一个座位上有两个等位基因。如果这两个等位基因是相同的,那么就这个基因座位来讲,这种细胞或个体称为纯合体;如果这两个等位基因是不同的,就称为杂合体。

  在杂合体中,两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状,这个基因称为显性基因,另一个基因则称为隐性基因。

  在二倍体的生物群体中等位基因往往不止两个,两个以上的等位基因称为复等位基因。不过有一部分早期认为是属于复等位基因的基因,实际上并不是真正的等位,而是在功能上密切相关、在位置上又邻接的几个基因,所以把它们另称为拟等位基因。某些表型效应差异极少的复等位基因的存在很容易被忽视,通过特殊的遗传学分析可以分辨出存在于野生群体中的几个等位基因。

  这种从性状上难以区分的复等位基因称为同等位基因。许多编码同工酶的基因也是同等位基因。

  属于同一染色体的基因构成一个连锁群(见连锁和交换)。基因在染色体上的位置一般并不反映它们在生理功能上的性质和关系,但它们的位置和排列也不完全是随机的。在细菌中编码同一生物合成途径中有关酶的一系列基因常排列在一起,构成一个操纵子(见基因调控);在人、果蝇和小鼠等不同的生物中,也常发现在作用上有关的几个基因排列在一起,构成一个基因复合体或基因簇或者称为一个拟等位基因系列或复合基因。

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