科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了創(chuàng)造細(xì)胞分化的開/關(guān)開關(guān)的復(fù)雜性

一個生物學(xué)家團(tuán)隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞如何彼此不同，這一發(fā)現(xiàn)為遺傳活動提供了新的見解，并有助于更好地了解疾病的發(fā)生和出生缺陷。

“多年來科學(xué)家們已經(jīng)知道，改變特定細(xì)胞中哪些基因被打開可能會導(dǎo)致出生缺陷和癌癥，”紐約大學(xué)生物系教授，該論文的高級作者Stephen Small解釋說。在分子細(xì)胞雜志上。“然而，這種激活的復(fù)雜性尚不清楚。我們的結(jié)果揭示了在胚胎發(fā)育過程中如何精心制作這一過程。”

具體而言，先前的研究已經(jīng)確定了啟動子 - 或“開/關(guān)”開關(guān) - 對于數(shù)千個基因。然而，這些研究沒有描述這些啟動子是如何被激活的，在胚胎發(fā)生過程中細(xì)胞如何彼此不同的基本方面也不清楚。

所述分子細(xì)胞研究主要集中在一個基因稱為駝背(HB)，這使得細(xì)胞在果蠅胚胎是從在腹部細(xì)胞不同的頭部區(qū)域。

紐約大學(xué)的生物學(xué)家在一個叫做“hb啟動子”的區(qū)域或遺傳“開/關(guān)切換”中發(fā)現(xiàn)了hb的DNA序列碼。

“如果關(guān)閉hb啟動子開關(guān)，hb基因是沉默的，不會表達(dá)，”Small解釋道。“然而，如果它被打開，該基因會產(chǎn)生自身的RNA拷貝，這是指定頭部發(fā)育所必需的。”

具體而言，在胚胎中，hb啟動子開關(guān)由稱為Bicoid的蛋白質(zhì)打開，該蛋白質(zhì)與位于遠(yuǎn)離hb啟動子的稱為“增強(qiáng)子”的不同DNA序列結(jié)合。一旦與增強(qiáng)子結(jié)合，Bicoid蛋白質(zhì)物理接觸hb啟動子并隨后翻轉(zhuǎn)啟動子開啟。

小和他的同事利用hb基因的特征來幫助闡明這個過程：該基因有兩個啟動子，一個響應(yīng)Bicoid的活躍啟動子和一個不活動的啟動子。

“通過在無活性和活性啟動子之間精確交換序列，我們發(fā)現(xiàn)活性啟動子含有兩個對Bicoid作出反應(yīng)所需的短序列，”Small說。“當(dāng)我們突變這些序列時，活性啟動子被有效地關(guān)閉，當(dāng)我們將它們插入無活性啟動子時，它被有效地打開。”

“復(fù)雜動物的身體包含許多類型的細(xì)胞，每種細(xì)胞類型都是獨(dú)特的，因?yàn)樗梢源蜷_一組特定的基因，”他補(bǔ)充道。“這篇論文描述了早期胚胎特定區(qū)域中第一個細(xì)胞特異性基因之一是如何開啟的。”