基因调控如何“未雨绸缪”？

　　中国科学院生物物理研究所研究员朱冰与副研究员熊俊合作，系统阐述了细胞如何通过表观遗传机制“预设”基因表达状态，从而影响未来的基因激活效率与反应速度。相关论文近日发表于《遗传学年度回顾》。

　　在多细胞生物体中，几乎所有细胞虽拥有相同的DNA，却能对同一信号作出差异化反应。近年来的前沿成果发现，细胞会根据过往信号暴露“未雨绸缪”地调控未来的基因表达潜能，而关键正是表观遗传调控。传统观点认为，表观遗传的作用是维持基因开启或关闭，而近年来的研究揭示：细胞不仅维持稳态，还能主动建立“表观遗传屏障”，调控未来信号下基因的响应节奏与强度。

　　该综述系统总结了4种核心的表观遗传准备机制：

　　（1）预激活，细胞提前降低特定基因的“激活门槛”，使其处于一种“蓄势待发”的状态，以便在接收到发育或环境信号时能够快速高效地开启;

　　（2）预约束，与“预激活”相反，这是一种“缰绳”机制，通过维持一个相对较高的激活屏障，帮助这些基因维持在“戒急缓发”的状态，防止过早或过度表达，从而确保基因表达的精确性和适度性;

　　（3）转录记忆，细胞能够“记住”过去的基因激活事件，当再次遇到相同或相似的刺激时，拥有“记忆”的基因会以更快、更强的力度做出反应，这种机制是细胞适应反复出现的环境变化的关键;

　　（4）转录耐受，在某些情况下，初次强烈的信号刺激反而会提高基因的激活屏障，导致其在后续刺激中反应减弱甚至沉默，这种负反馈机制对于防止如过度炎症反应等造成的组织损伤至关重要。

　　该综述进一步梳理了这些准备过程背后的分子机理，提出了一个完整的表观遗传准备的工作模型，围绕基因的选择性、“准备状态”跨越细胞分裂稳定继承的机制，以及细胞动态调控表观遗传屏障的关键策略等关键问题展开了深入讨论，并为未来的研究方向及发育异常、自身免疫性疾病和癌症的干预提供了全新的思路。

　　该团队得到国家自然科学基金委、中国科学技术协会和新基石研究员项目的支持。