日本：科學(xué)家研究表觀遺傳對(duì)整個(gè)基因組的影響

在多細(xì)胞生物中，表觀遺傳學(xué)解釋了為什么每種類型的細(xì)胞在形狀和功能上都不同，每種細(xì)胞都有著不同的指令子集。細(xì)胞也將表觀遺傳調(diào)控作為一種“免疫系統(tǒng)”，抑制被稱為轉(zhuǎn)座子的破壞性“跳躍基因”的活動(dòng)，否則它們會(huì)在基因組中跳躍并威脅其完整性。

科學(xué)家們?nèi)栽谂忾_細(xì)胞用來精確控制基因活動(dòng)的許多通路?，F(xiàn)在，來自沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）的研究人員通過觀察植物細(xì)胞如何抑制轉(zhuǎn)錄，發(fā)現(xiàn)了解開這個(gè)謎團(tuán)的線索。他們最近發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）上的發(fā)現(xiàn)，精確地指出了以前未知的DNA片段，這些片段因表觀遺傳調(diào)控而沉默，其中許多基因源自轉(zhuǎn)座子。

這項(xiàng)研究提供了一個(gè)關(guān)于細(xì)胞如何以及在哪里抑制整個(gè)基因組轉(zhuǎn)錄的全面觀點(diǎn)，重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)這種沉默對(duì)于確保參與發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)的基因正常發(fā)揮作用至關(guān)重要。在轉(zhuǎn)錄過程中，一段DNA被復(fù)制到RNA中。通常，這些RNA轉(zhuǎn)錄體被用來制造蛋白質(zhì)。細(xì)胞可以通過在DNA或包裝DNA的組蛋白上添加化學(xué)標(biāo)簽來促進(jìn)或抑制轉(zhuǎn)錄，這些標(biāo)簽可以告訴細(xì)胞哪些RNA轉(zhuǎn)錄物最終成為蛋白質(zhì)以及產(chǎn)生的數(shù)量。

這種水平的精確控制對(duì)于管理轉(zhuǎn)座子是至關(guān)重要的。研究人員介紹說，轉(zhuǎn)座子是基因組中的寄生蟲，它們以犧牲機(jī)體為代價(jià)來促進(jìn)自身的表達(dá)，當(dāng)轉(zhuǎn)座子活躍時(shí)，它的基因序列被用來制造一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)可以將轉(zhuǎn)座子移動(dòng)到基因組中的不同位置，就像剪切、粘貼或復(fù)制、粘貼的計(jì)算機(jī)功能一樣。

轉(zhuǎn)座子通常是沉默的，因?yàn)樗麄兊幕顒?dòng)可以禁用重要的基因。但有時(shí)，在壓力下，植物會(huì)重新激活轉(zhuǎn)座子，因?yàn)樗鼈兪腔蜃儺惖膩碓?，可能產(chǎn)生有益的突變，使植物適應(yīng)變化的環(huán)境。

這項(xiàng)研究的最終目標(biāo)是確定細(xì)胞可以如何識(shí)別和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)座子，這可能有助于更好地理解植物如何應(yīng)對(duì)環(huán)境變化，例如全球變暖、干旱和土壤中的養(yǎng)分降解，從而有助于開發(fā)出能夠抵抗各種脅迫的新作物。

來源：沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)