科學家發現一種「神奇」蛋白:可控制基因 應對多重病症

2020-12-05 中國生物技術信息網

為了維持肌體內所有類型細胞的正常發育及功能，身體需要謹慎控制一些基因的開啟或關閉。近日，墨爾本科學家首次展示了一種叫做SMCHD1的蛋白，它在基因調控過程中發揮著重要作用，在必要時將需要抑制的基因聚集到特定區域，並在該區域有效禁用它們的功能，從而有助於監控身體健康。

這項發現於8月20日以「Smchd1 regulates long-range chromatin interactions on the inactive X chromosome and at Hox clusters」為題發表在《Nature Structural & Molecular Biology》雜誌。

來自沃爾特和伊萊扎•霍爾研究所的Natasha Jansz博士、James Murphy副教授、Marnie Blewitt副教授等合作者領導了這項研究。作者們認為，了解SMCHD1的運作方式有助於開發治療因SMCHD1功能異常導致的疾病的藥物（如肌肉萎縮甚至癌症等）。

基因的「控制室」

在這項研究中，Blewitt及其同事發現，SMCHD1是一種高度戰略性的蛋白，能夠從染色體的不同部分識別和收集基因；然後，SMCHD1將基因聚集到細胞核內特定的區域，並在那裡將它們有效地沉默。

Hox基因是生物體中一類專門調控生物形體的基因，一旦這些基因發生突變，就會使身體的一部分變形。令研究人員驚訝的是，他們發現SMCHD1在破壞Hox基因中是必需的。

「SMCHD1從染色體的不同點提取出Hox基因，進入一種特定「控制室」將其沉默。」 Jansz博士說，「知道Hox基因是如何被調節的非常重要，因為當它們不按應有的方式運作時，會對發育產生深遠的影響。例如，Hox基因有缺陷的蒼蠅可能從頭部長出腿。此外，Hox基因還經常在癌症中被開啟，並推動腫瘤生長。」

圖片來源：Pixabay

應對多重病症

Blewitt副教授說，關於SMCHD1如何運作的基本知識可能有助於研究人員為SMCHD1引起的疾病開發潛在的治療方法，例如：

面部肩胛肱型肌營養不良症2型(FSHD2)，是一種進行性肌肉萎縮疾病，目前尚無治療方法，而有助於提高SMCHD1活性的藥物可用於治療該症狀；

Prader-Willi症候群，是一種遺傳性疾病，除異常症狀外，還會導致肌無力和持續飢餓，從而導致肥胖和2型糖尿病，有助於抑制SMCHD1活性的藥物或能治療該病。

研究人員進一步解釋，Prader-Willi症候群的發生是因為一組特定的基因處於休眠狀態無法開啟。如果能夠找到激活這組基因的方法，他們可能能夠開發針對這種疾病的靶向治療。

Murphy指出，目前他們正在分析一個超120，000個藥物樣分子的文庫，看看這些化合物是否有助於促進或抑制SMCHD1活性，這取決於使SMCHD1活性恢復正常所需的條件。

「既然已經明確SMCHD1是如何控制基因的，監控這些化合物是否以正確的方式工作就有跡可循了。這將有助於我們開發靶向藥物，以在SMCHD1出現異常時進行幹預。」 Murphy總結。

參考資料：

1）Policing protein restrains genes to enable healthy development

原標題：Nature子刊揭示「神奇」蛋白：可控制基因、應對多重病症

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