決定DNA鏈核小體定位編碼找到

2020-12-13 中華人民共和國科學技術部

    像繩珠一樣沿著整個染色體進行排列的核小體，是染色體的最基本單位。那麼，是什麼決定核小體在何時、何處，怎樣沿著DNA鏈進行定位的呢？魏茲曼研究院今天宣稱，該院研究人員破譯了決定核小體如何在DNA鏈上進行定位的基因代碼。這一研究成果發表在今天出版的《自然》雜誌上。

　　核小體在DNA上的精確定位對細胞日常功能的發揮起重要作用，當相鄰核小體之間的自由區域只有約20個鹼基長時，單個核小體大約包含著150個鹼基對。正是在這些核小體自由區域，才能進行遺傳信息的複製。

　　多年以來，科學家並不認為活細胞中核小體的位置是由遺傳排序自身控制的。魏茲曼研究院的埃蘭·賽傑爾博士等研究人員則設法證明了，DNA的排序確實對如何放置核小體的「分區制」信息進行了編碼。另外，他們還分析出這個代碼的特徵，並利用僅利用DNA排序，就精確地預測出酵母菌細胞中大量核小體的位置。

　　為完成這項研究，賽傑爾等人檢查了大約200個不同核小體在DNA中的位置，並且從它們的排序中尋找共同之處。他們用數學方法分析核小體排序之間的相似之處，最後找到了一種特殊的「代碼世界」。這個「代碼世界」是由一個在排序上每隔10個鹼基出現的周期性信號組成。這個信號有規則地循環，幫助DNA片斷急劇彎曲成能夠形成核小體所需要的球形形狀。為識別這個核小體的定位代碼，研究人員利用概率模型，來分析被核小體約束著的排序，並且開發了一個計算機算法，來預測一個整個染色體上核小體的編碼組織。

　　一個困擾分子生物學家的難題是，細胞是如何指導轉錄因子到達它們在DNA上的合適位置，而不是那些相似卻在功能上不相關的地點？研究人員發現，一個與結合位置有功能關聯的基礎信息，部分存在於核小體定位代碼中：想要到達的地點在核小體之間的染色體片斷上被發現，從而允許它們接受不同轉錄因子的引導。因此，如果用相同結構的假結合位置就能誤導轉錄因子，從而幫助科學家找出這種結構。

　　研究人員認為，由於形成核小體核心的蛋白質存在於自然界大多數進化物種中，他們識別出來的遺傳代碼應該存在於包括人類在內的許多有機體之中。有些疾病，如癌症等，就是由基因突變以及它們組織染色體的方式引起的。這種突變過程可能受到DNA對於不同蛋白質的可接近性，以及在細胞核中DNA組織的影響。因此，研究人員相信，他們發現的核小體的定位代碼，有助於揭示許多疾病的病理。

（科技日報）

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