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Genes & Devel:科学家阐明驱动胚胎发育的分子遗传机制

来源:生物谷 2017-05-16 09:54

2017年5月16日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自美国西北大学的研究人员通过研究鉴别出了对驱动胚胎早期发育的一系列基因激活至关重要的两个DNA元件,而且这些DNA元件在癌细胞的发育产生过程中也扮演着重要的作用,相关研究刊登于国际杂志Genes & Development上。

图片摘自:medicalxpress.com

所谓的Hox基因是能够控制机体胚胎发育的一类基因,在人类机体中,其能够调节椎骨和脊髓的定位及结构,同时还能控制四肢的位置和生长;然而此前研究中,研究者并不清楚Hox基因是如何被激活的。文章第一作者Kaixiang Cao表示,Hox基因不仅对于胚胎的适当发育非常重要,而且对于机体肿瘤的形成和转移也非常关键,理解诱发Hox基因表达的分子机制或能帮助研究人员开发抵御癌症的新型疗法。

这项研究中,研究人员进行了多项实验来为构建胚胎发育的模型提供依据,这种模型能够利用多个调节层作为“保险机制”来确保有机体合适地发育。首先研究者在功能性基因之间所谓的“基因沙漠”中鉴别出两种DNA序列,同时他们还阐明了这些序列确保Hox基因激活的方式;此前研究认为,“基因沙漠”所发现的垃圾DNA也具有重要的调节作用,而且这些遗传代码的错误还和包括癌症在内的多种疾病的发生直接相关。

同时研究人员还对此前两种并未确定的DNA序列:E1和E2进行研究,他们发现,E1和E2或许扮演着“阴影增强剂”的角色,而且还能够调节Hox基因的早期表达。利用经过修饰缺失一个或所有序列的小鼠胚胎干细胞模型进行研究,研究人员发现,这两个序列或许会进行多余地工作,剔除E1或E2序列就会导致Hox基因不受影响的激活,而剔除这两个序列则会阻断Hox基因的激活。

研究者表示,此前我们发现COMPASS酶类家族成员SET1A蛋白能够激活Hox基因的表达,如今我们发现SET1A还能够调节Hox基因的激活,如果没有SET1A,多个Hox基因并不会被激活表达。E1/E2和SET1A对Hox基因的调节似乎并不依赖于彼此,其能够作为一系列多个调节过程的一部分来共同调节对于胚胎早期发育非常关键的基因的激活。

最后研究者Shilatifard说道,未来研究中,鉴别出靶向作用SET1A以及通过E1/E2的DNA序列发挥功能的因子的小型分子对于开发治疗Hox基因障碍的新型疗法或许非常重要。深入阐明Hox基因被调节的过程,对于鉴别新型疗法靶点以及开发治疗因Hox基因异常诱发的疾病的新型疗法具有潜在的意义,当然对于开发能够有效治疗Hox基因错误所引发的癌症的靶向疗法也很重要。(生物谷Bioon.com)

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原始出处:

Kaixiang Cao, Clayton K. Collings, Stacy A. Marshall, et al. SET1A/COMPASS and shadow enhancers in the regulation of homeotic gene expression. Genes & Development (2017). DOI: 10.1101/gad.294744.116

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