研究人员发现了在表观遗传中起作用的细胞结构学术资讯

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▲科学家研究的三联体结构图像

我们对基因如何从父母传递给孩子了解很多，但科学家们仍在研究表观遗传信息（有关基因启动或沉默的指令）是如何一代一代地向下传递的。

近日，哈佛大学医学院的遗传学家们利用秀丽隐杆线虫模型揭示了参与表观遗传信息传递的两种新型蛋白质。通过进一步探索，研究人员发现这些蛋白质在细胞质中形成了前所未有的无膜液滴，并称之为Z小体。Z小体与两个先前被识别的小体相互作用，不仅导致了表观遗传的一些过程，也为这种液体在其他液体中的行为提供了新的见解。

该研究的作者，哈佛大学医学院的Philip and Aya Leder 教授 Scott Kennedy说：“看到三个液滴在第四个液体中形成有序的结构，而不是相互混合，这是非常令人兴奋的。”Kennedy和他的同事推测，通过让特定的RNA翻译蛋白质，微滴有助于决定哪些基因可以表达。

通过筛选从线虫成虫到后代的表观遗传信息所需的基因，研究人员发现了两种以前未被牵扯进来的基因，即形成蛋白质ZNFX-1以及WAGO-4的基因。这两种蛋白质同RNA结合在一起，驱动许多与表观遗传相关的现象。用荧光分子标记ZNFX-1和WAGO-4可以显示出它们几乎完全位于生殖细胞中，这进一步让科学家们相信这两种蛋白参与了遗传过程。

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▲蛋白WAGO-4，显示为绿色，集中在生殖细胞（图片上方），或普通体细胞（图片下方）。

在观察线虫从受精卵发育成成虫的过程时，研究人员发现ZNFX-1和WAGO-4作为P小体的一部分参与生命的进程。P小体是动物生殖细胞中发现的液滴，是一种液体状凝聚物。这种现象引起了科学家们的兴趣，因为它们在没有膜的包被的情况下，还可以区别于细胞液。 “没有袋子把它们聚在一起，”Kennedy说，“就像水中的一滴油。”令Kennedy和同事惊讶的是，随着线虫的成熟，ZNFX-1和WAGO-4从P小体中鼓泡出来，形成了自己的微滴，Z小体。P小体和Z小体不知何故粘在一起，但没有合并。

当研究小组继续观察时，麻省总医院的HMS科学家们发现了称为Mutator foci的第三个粒子（M小体）开始形成并且以同样让人费解的方式参与了进来。通过荧光标记，这种三联体结构让 Kennedy想到了雪人：绿色的P小体是头部，红色的Z小体是帽子，上面白色的毛球是M小体。

在胚胎发育过程中，微滴形成于线虫体内的特定位置，并在胚胎发育过程中以特定的顺序相互联系，这表明整个组装过程在遗传上是有顺序的而不是偶然的。三联体颗粒坐落在细胞核膜孔上RNA必经道路上。在RNA整个进入细胞质转录之前，必须先经过这些三联体颗粒所组成的方阵。研究人员推测Z小体决定着RNA的翻译过程，然后为后代记录这些决定。这些小体像筛子或看门人，它们就好像在问：我应该表达你吗？我想让你成为一种蛋白质吗？我该让我的后代记住你是否应该被翻译为蛋白质？

总体而言，三联体液滴结构在细胞核到细胞质的蛋白质制造流程中起到了指挥的作用。Kennedy说：“这个线虫模型是强大的，因为我们有能力弄清楚这些小体的确切作用，并检验它们是否是表观遗传的必要条件。”

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编译：小贝审稿：三水编辑：张梦

来源：https://medicalxpress.com/news/2018-05-cell-role-epigenetic-inheritance.html