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赋予相同细胞个性的蛋白质

对蛋白质在调节紧密DNA包装中的作用的新见解可能对抗肿瘤细胞对抗癌治疗的抵抗力具有意义。

北海道大学的研究人员已经揭示了一种蛋白质如何保持微妙的平衡,将酵母细胞内的DNA与相同的遗传物质紧密堆积在一起,同时也允许它们之间的变异。该研究结果发表在PLOS Genetics期刊上,可以帮助研究人员找到抑制抗癌药物耐药肿瘤细胞形成的方法。

在细胞中发现的令人难以置信的长链DNA在称为组蛋白的蛋白质的帮助下被填充到称为染色质的结构中。异染色质是染色质部分紧密堆积在一起的地方。这使得某些基因难以进入,有效地使它们沉默。异常的异染色质形成可以抑制对基本细胞功能必不可少的基因。但它也可以通过修改基因可及性在细胞适应不断变化的环境中发挥作用。调节异染色质分布的机制尚未完全了解。

一种名为Epe1的蛋白质因其在异染色质形成中的抑制作用而闻名。北海道大学的生物化学家Yota Murakami带领一支日本科学家团队了解分子水平上发生的事情。

当裂殖酵母细胞分裂为两个时,每个细胞具有相同的遗传物质。Murakami的团队发现,关闭酵母细胞中的Epe1会导致随机异染色质的形成,改变某些细胞的特性,从而导致更多样化的酵母种群的产生。

在分子水平上,Epe1对着称为H3K9me的组蛋白上的分子标记起作用,其募集用于异染色质形成的基因沉默蛋白。研究小组发现,Epe1可防止H3K9me沉积在异常“异位”异染色质有可能形成的部位。它还促进已经形成的异位异染色质上的H3K9me的去除,使紧密结构不稳定。“有趣的是,我们的研究表明Epe1去除异位异染色质是不完整的。因此,它在具有相同遗传物质的群体中产生基因表达和细胞特征的多样性,”Yota Murakami说。“换句话说,虽然Epe1可防止偶然异染色质形成引起的极端多样性的出现,但它也允许个性化。”

细胞多样性被认为有助于适应不断变化的环境,但是,它并不总是一件好事。划分肿瘤细胞也可以获得多样性并产生对抗癌治疗的抗性。“由于在裂殖酵母细胞中发现的染色质调节机制与人类和其他哺乳动物相似,这项工作可以提高对我们体内细胞如何适应不断变化的环境和对抗癌治疗的抵抗力的理解,”Yota Murakami解释道。

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