一項新的研究發(fā)現(xiàn)，不僅是DNA的遺傳，而且是包裝DNA的蛋白質的遺傳，在細胞繁殖時也能保持其身份。

在紐約大學醫(yī)學院的研究人員的帶領下，這項研究揭示了每個細胞將其身份傳遞給下一代細胞的過程，因為它在發(fā)育過程中一分為二。研究人員說，所有細胞都具有相同，完整的DNA集，但是每個細胞都經過編程以激活或沉默某些基因，從而確定它們是否變成了心臟細胞而不是腸細胞。

新研究于10月31日在線發(fā)表在Cell上，這項新研究證實了保持細胞身份的機制是基于DNA的包裝方式。有了細胞核，分子DNA鏈就被包裹在稱為核小體的重復單元中的稱為組蛋白的蛋白質組周圍，所有這些都位于稱為染色質的較大超結構中。

此外，已知組蛋白的“尾巴”延伸到該包裹的外部，使其可用于化學變化，從而確定染色質區(qū)域是“開放的”，DNA可以進入還是緊密壓縮，其中存在的基因沉默了。目前的研究作者設計了一種方法，該方法可跟蹤對核小體中組蛋白的化學修飾是否準確地從親本細胞傳遞到分裂后形成的兩個細胞中的相同DNA區(qū)域。

研究的第一作者Thelma說：“基于我們的新方法，實驗表明，在關鍵位置基于組蛋白修飾的緊實是細胞遺傳的基本特征，并且相關的沉默可以防止基因在錯誤的背景下表達。” Escobar博士，紐約大學醫(yī)學院生物化學與分子藥理學系博士后。

映射遺傳性核小體變化

研究團隊開發(fā)了一個系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，可以將“舊的”核小體(位于整個親本細胞的DNA中的那些)標記，然后再復制DNA作為細胞分裂的先決條件。

然后研究人員利用CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的特異性，將一種稱為生物素的分子附著到生物分子上，但只能附著在他們選擇的單個基因內存在的那些核小體上。這反過來又讓它們遵循這些標記的核小體的命運，這些基因已知是在細胞復制其DNA時在開放或沉默染色質中出現(xiàn)的基因。

新方法表明，只有沉默，致密染色質的核小體才被遺傳?最終與新復制的DNA在親本DNA中的位置相同。開放染色質的核小體沒有遺傳，而是廣泛分布在整個新復制的染色質中。

根據他們的實驗中，作者認為，要能夠促進染色質組蛋白壓實化學修飾繼承為根本屬性保存細胞的身份。開放的染色質，在另一方面，沒有依靠這個“位置遺產”，如根據需要通過直接與DNA相互作用調節(jié)蛋白的DNA可以被激活。

此外，研究團隊發(fā)現(xiàn)，只有在緊密的沉默染色質中，負責化學修飾組蛋白尾巴的蛋白質才能識別(“讀”)親本核小體中的修飾，然后在新形成的核小體上復制(“寫”)它們。

這項研究還表明，沉默的染色質中形成核小體的組蛋白可能被新型伴侶蛋白護送到復制DNA的適當位置，研究人員目前正在尋找這種蛋白。

高級研究作者丹尼·賴恩伯格(Danny Reinberg)博士說：“通過基因抑制，組蛋白修飾可能顯示出可遺傳的基因調節(jié)系統(tǒng)，而這種基因調節(jié)系統(tǒng)不存在于細菌等更原始的細胞中，可能在人類細胞的更大復雜性中發(fā)揮作用。” ，紐約大學Langone衛(wèi)生學院生物化學與分子藥理學教授Terry and Mel Karmazin。“與此同時，在某些情況下，癌癥是由于這種非常復雜的現(xiàn)象而產生的，因為由于組蛋白化學修飾的喪失而隨機失去致密性的細胞會看到它們通常沉默的基因變得活躍。”

“這樣一來，癌癥細胞發(fā)展，以克服對他們的成長治療或限制，我們希望目前的工作將提出新的方法來阻止這種” Reinberg，還與霍華德休斯醫(yī)學研究所的研究員說。