研究生揭开DNA组织神秘面纱

　　

——科学家们在细胞核中发现了一种组织DNA的遗传密码

生物通报道：DNA这种又长又细的分子负载着我们的遗传信息。DNA在细胞核中被蛋白包围着并被压缩成微小的球体——核小体（nucleosome）。这些珠状的核小体成串的沿着染色体分布，染色体自己折叠和组装以适合细胞核的大小。是什么决定了核小体沿着DNA序列定位的方式、时间和地点的呢？Eran Segal博士和Weizmann科学研究所计算机科学与应用数学系的研究生Yair Field已经成功的破解了编码核小体在DNA链上的定位的遗传密码。他们的合作者包括来自芝加哥西北大学的同事。这些发现发表在7月9日的《Nature》杂志上。

核小体在DNA分子上的精确位置被认为在细胞每天的活动中具有十分重要的作用，由于DNA被包装进核小体中，阻断了许多蛋白与DNA的接触机会，包括那些负责一些最基本的生命过程的蛋白。这些被隔绝的蛋白中有的是起始DNA复制、转录和DNA修复的因子。因此，核小体的位置分布决定了这些过程能不能发生。这些过程所受的限制相当的多：大部分DNA包装进核小体中。单个核小体包含大约150个遗传碱基，而相邻的核小体之间的自由区域仅仅为20个碱基的长度。就是在这些核小体之间的自由区域，像转录等过程才能起始。

许多年以来，是否核小体在活细胞的位置受自身的遗传序列所控制呢？科学家们一直未能达成共识。Segal和他的同事们成功地证明DNA序列的确编码着放置核小体的“区域”信息。同时，他们仅仅利用DNA序列破解了这些密码，并能准确地预言酵母细胞中大量核小体的位置。

Segal和他的同事们通过研究大约200个不同的核小体在DNA上的位置并观察它们的序列是之间是否存在共性来完成这项发现工作的。数学分析揭示了这些核小体包装的序列的相似性，并且最终发现了一种特殊的“密码语言”。这种“密码语言”由序列上出现的每10个碱基的周期信号组成。这种信号的规则重复帮助DNA片断剧烈的弯曲成核小体所需的球状。为了确证这些核小体的定位密码，研究小组利用概率模型来获得被核小体包围的DNA序列，然后他们开发了一种计算机算法来预言整个染色体中的核小体的编码组织方式。

该研究小组的发现为另一个困惑分子生物学家们很久的神秘事物——细胞是怎样指导转录因子结合到DNA上预想的位点的呢，而不是到达基因组中其他一些序列相似但功能毫不相关的位点上——提供了深入的理解。这些短的结合位点自身不包含足够的让转录因子识别它们的信息。科学家们表示关于结合位点的功能相关的基本信息至少有一部分是编码在核小体定位密码中：在核小体之间的自由区域片断中发现这些预期的结合位点，因此，使得它们能够接触到各种不同的转录因子。相反，一些具有相同结构的伪似位点可能包含在核小体中，因此转录因子难以接近。

既然来自核小体核心的蛋白在自然界进化中是十分保守的，科学家因此相信他们所证实的这些遗传密码应该在包括人类在内的许多生物中是十分保守的。一些疾病，像癌症，一般都会伴随着或者由DNA的突变导致。这种突变的过程可能会影响DNA与各种蛋白的接触机会和细胞核中的DNA组装。因此，科学家们相信他们发现的核小体定位密码可以在将来帮助他们理解这些疾病的发病机理。
（生物通：亚历）