近日,一项刊登在国际杂志Molecular Cell上的研究报告中,来自纽约大学的科学家们通过研究阐明了在胚胎发育(embryogenesis)过程中细胞变得彼此不同的分子机制,相关研究结果或能帮助阐明胚胎发育的遗传规律,同时也能帮助理解疾病发生和出生缺陷的原因。

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  研究者Stephen Small教授解释道,很多年来科学家们一直知道,在特定细胞中改变基因的开启或会引起出生缺陷的癌症发生,然而其中的分子机制研究者却知之甚少,本文研究结果揭示了在胚胎发生过程中该过程被调节的分子机制。此前研究人员鉴别出了基因启动子(promoters)的存在,然而这些研究并未描述这些启动子是如何被激活的,以及在胚胎发育过程中细胞是如何变得彼此不同的。

  这项研究中,研究人员重点对一种名为hunchback (hb,驼背基因)的基因进行研究,该基因能使得果蝇胚胎头部的细胞与腹部细胞不同,如今研究者在名为bh启动子(或遗传开关)的区域中发现了hb基因的DNA序列代码,如果hb启动子的开关被关闭的话,hb基因就会沉默并停止表达,然而一旦其开启表达,基因就会产生RNA副本,其对于指定头部发育至关重要。

  尤其是在胚胎中,hb启动子开关能被名为Bicoid的蛋白所开启,Bicoid能与不同的DNA序列—增强子结合,增强子一般位于hb启动子的远端位点,一旦与增强子结合后,Bicoid蛋白就会物理性地接触hb启动子,随后调节启动子开关促进其开启表达。研究者Small和其同事能利用hb基因的特性来帮助产生整个过程,即该基因拥有两个启动子,其中一个活性启动子能对Bicoid蛋白产生反应,而另外一个失活启动子则不会。

  研究者表示,通过在活性和非活性启动子之间精准地交换序列,他们就发现,活性启动子包含有两个较短的序列,其对于Bicoid蛋白反应的产生非常必要,当研究者突变这些序列后,活性启动子的功能就会被有效关闭,当将这些序列插入非活性启动子后,其就能有效开启这些启动子的功能。

  复杂的机体中包含有多种类型的细胞,每一种细胞类型都非常特殊,因为其能够开启特殊的一类基因进行表达,本文研究中,研究人员就描述了在早期胚胎发育的特性区域中,第一批细胞特异性基因被开启激活的分子机制。

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