技術(shù)同時(shí)測(cè)量基因活性和 DNA 包裝

DNA的包裝如何調(diào)節(jié)基因的活性?為了回答這個(gè)問(wèn)題， Jop Kind小組(Hubrecht 研究所組長(zhǎng)和Oncode調(diào)查員)的研究人員 Fanka Rang 和 Kim de Luca 開發(fā)了一種同時(shí)測(cè)量基因活性和 DNA 包裝的技術(shù)。這種名為 EpiDamID 的方法確定了 DNA 包裹在其周圍的修飾蛋白質(zhì)的位置。收集有關(guān)這些修飾的信息很重要，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響 DNA 的可及性，從而影響基因活性。因此，EpiDamID 對(duì)于研究生物的早期發(fā)育很有價(jià)值。研究結(jié)果于2022年 4 月 1日發(fā)表在Molecular Cell上。

為了使 DNA 適合細(xì)胞核，它緊緊地包裹在核蛋白周圍：組蛋白。根據(jù)這種纏繞的緊密程度，DNA 可以(不)接近其他蛋白質(zhì)。這決定了是否可以進(jìn)行基因表達(dá)、DNA 翻譯成 RNA 并最終翻譯成蛋白質(zhì)。

DNA包裝決定基因活性

DNA 纏繞在組蛋白周圍的緊密度是通過(guò)在組蛋白中添加分子基團(tuán)來(lái)調(diào)節(jié)的。例如，這些所謂的翻譯后修飾(PTM) 可以松開 DNA 纏繞。這使得 DNA 更容易被某些蛋白質(zhì)訪問(wèn)，并使基因表達(dá)成為可能。反過(guò)來(lái)，參與該過(guò)程的蛋白質(zhì)直接識(shí)別并結(jié)合 PTM。這使得轉(zhuǎn)錄成為可能：DNA 復(fù)制的過(guò)程。

基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，例如通過(guò)翻譯后修飾，也稱為表觀遺傳調(diào)節(jié)。由于身體中的所有細(xì)胞都具有相同的 DNA，因此調(diào)節(jié)基因表達(dá)以(去)激活單個(gè)細(xì)胞中的特定功能至關(guān)重要。例如，心肌細(xì)胞與皮膚細(xì)胞具有不同的功能，因此需要不同的基因來(lái)表達(dá)。

使用 EpiDamID 分析單細(xì)胞

為了了解 PTM 如何影響基因表達(dá)，第一作者 Franka Rang 和 Kim de Luca 設(shè)計(jì)了一種新方法來(lái)確定修飾的位置。使用這種稱為 EpiDamID 的方法，研究人員可以分析單個(gè)細(xì)胞，而以前的方法只能測(cè)量一大群細(xì)胞。如此小規(guī)模的分析提供了關(guān)于每個(gè)細(xì)胞的 DNA 纏繞如何不同的知識(shí)，而不是關(guān)于許多細(xì)胞的平均 DNA 纏繞的信息。

EpiDamID 基于 DamID，一種用于確定某些 DNA 結(jié)合蛋白結(jié)合位置的技術(shù)。使用 EpiDamID，可以在單個(gè)細(xì)胞中檢測(cè)特定 PTM 在組蛋白上的結(jié)合位置。與其他技術(shù)相比，這種技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)是研究人員需要非常有限的材料。此外，EpiDamID 可以與其他方法(例如顯微鏡)結(jié)合使用，以研究不同水平的基因表達(dá)調(diào)控。

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