半个多世纪以来,科学家们知道雌性哺乳动物在胚胎形成过程中会经历xci。雌性有两个x染色体副本,每个都有许多基因。在两个x染色体上都表达基因会对细胞产生毒性,同时两个x染色体都被灭活也会对细胞产生毒性。为了避免这些命运,雌性进化出了使一种染色体失活或使其沉默的机制。
多年来,研究人员在理解xci如何发生方面取得了长足的进步。mgh分子生物学系的珍妮李(jeannie lee,md,ph。)领导的一个团队在2006年报告说,在胚胎发育过程中,两个x染色体短暂地汇聚或成对。
此后,她和她的同事发现了确凿的证据,表明配对对于决定哪个x染色体失活是必要的。《自然细胞生物学》(nature cell biology)论文的资深作者李说:但是直到现在,还没有人知道一个x染色体对另一个在说什么。
为了找到答案,lee和她的同事们不得不开发复杂的分子工具,使他们能够研究xci中涉及的关键蛋白质,而这些蛋白质以前很难测量。已经知道,在配对之前,两个x染色体都是相同的或对称的,这意味着它们表达相同的基因。
重要的是,两者都表达一种称为xist的非编码rna形式,它在灭活x染色体中起着至关重要的作用。但是,两个x染色体也都表达另一种形式的rna,即tsix,它阻止xist并阻止xci。
lee和她的团队在《自然细胞生物学》论文中证明,一种名为dcp1a的酶随机选择一个x染色体与之结合,这样做会切断或脱盖 tsix的保护套,使rna不稳定。但是,由于dcp1a的数量很少,因此仅足以结合一个x染色体。lee说: dcp1a触发了启动x染色体灭活的整个级联的开关。
结果,一种叫做ctcf的蛋白质(在配对过程中将x染色体保持在一起的胶水)与不稳定的tsix rna结合并导致其永久关闭。然后xist能够完成该x染色体的沉默。
lee说: dcp1a允许两个x染色体进行致命的对话。在许多其他情况下,人体必须选择表达哪个基因拷贝才能维持健康状态。lee说:这项发现将帮助科学家了解细胞中其他分子的对话方式。
mgh分子生物学系的珍妮李(jeannie lee)医学博士,也是李实验室的主任和哈佛医学院遗传学教授。《自然细胞生物学论文》的主要作者是lee实验室的研究员eric aeby博士。