Cell解析染色质的不均一分布

　　

细胞生物学家们认为，在真核细胞中基因的表达部分程度上受到细胞核中DNA不均匀分布的控制。来自新加坡科技研究局（A*STAR）医学生物学研究所的Colin Stewart和Audrey Wang，以及他们的国际合作者，鉴别出了两种蛋白可以控制DNA的这种分布。他们的研究发现对于疾病及细胞发育具有重要的意义。相关发现发布在《细胞》（Cell）杂志上。

异染色质指的是那些折叠包装紧密，基因表达受到抑制的DNA，它主要与细胞核膜（nuclear envelope）的内表面相连。常染色质则是指那些包装松散，准备进行基因表达的DNA，它通常位于细胞核的中央。

Stewart和Audrey Wang发现，DNA的分布取决于核膜上的两个蛋白质：核纤层蛋白B受体(lamin-B receptor)和核纤层蛋白A/C (lamin A/C)。他们发现在异染色质和常染色质自然逆转分布的一种感光细胞类型中，两种蛋白均不表达。当研究人员除去正常小鼠细胞中的LBR和lamA/C时，他们观察到了相同的逆转，证实缺乏这些蛋白是导致DNA如此分布的原因。

根据Stewart所说，LBR和lamA/C具有重要的影响。“这些核纤层蛋白突变可导致许多的遗传性疾病，包括肌营养不良，心脏扩大、早衰和影响骨骼发育及脂肪生成的疾病。这些疾病不常发生，但研究它们有可能提供有关心血管疾病、肥胖和衰老等更为紧迫的疾病的一些新认识。”

通过更详细地检测LBR和lamA/C的作用，Stewart和Audrey Wang还发现，这些蛋白在胚胎发育过程中不同的时间表达；LBR首先表达，随着时间推移被lamA/C取代。在小鼠细胞中，这两种蛋白对于肌肉特异性基因的表达具有相反的影响：LBR沉默这些基因，而LamA/C开启它们。差异性表达结合基因激活，使得这两种蛋白能够协调控制细胞的发育。

这一研究小组的工作，解答了有关DNA不均一分布机制和重要性的一些问题。然而Stewart指出，现在还有很多的问题有待解析。“异染色质破坏是导致这些疾病的原因还是这些疾病的结果？对染色质结构所造成的影响对于基因组稳定意味着什么？它会增加对其他疾病，例如癌症的易感性吗？现在我们将沿着一些路径追踪下去。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

LBR and Lamin A/C Sequentially Tether Peripheral Heterochromatin and Inversely Regulate Differentiation

Eukaryotic cells have a layer of heterochromatin at the nuclear periphery. To investigate mechanisms regulating chromatin distribution, we analyzed heterochromatin organization in different tissues and species, including mice with mutations in the lamin B receptor (Lbr) and lamin A (Lmna) genes that encode nuclear envelope (NE) proteins. We identified LBR- and lamin-A/C-dependent mechanisms tethering heterochromatin to the NE. The two tethers are sequentially used during cellular differentiation and development: first the LBR- and then the lamin-A/C-dependent tether. The absence of both LBR and lamin A/C leads to loss of peripheral heterochromatin and an inverted architecture with heterochromatin localizing to the nuclear interior. Myoblast transcriptome analyses indicated that selective disruption of the LBR- or lamin-A-dependent heterochromatin tethers have opposite effects on muscle gene expression, either increasing or decreasing, respectively. These results show how changes in NE composition contribute to regulating heterochromatin positioning, gene expression, and cellular differentiation during development.