生物钟调节3 d染色质结构基因的节奏

EPFL生物学家和遗传学家发现了生物钟如何协调24小时周期的基因表达调节染色质结构,紧紧缠绕在一起的dna蛋白质复杂的细胞。这项工作发表在基因与发展

生物钟是一个内部、生物“节拍器”,要求我们24小时的活动模式。从生物学角度来说,生物钟决定了合成的“节奏”一系列的蛋白质参与多种生物学过程,转变我们睡觉或醒来。

在细胞中,DNA紧密缠绕在复杂的蛋白质染色质。这个3 d结构契约的DNA,防止DNA损伤,至关重要的是,调节基因表达。DNA折叠允许启动转录的DNA区域,称为启动子,招募远端(远离发起人)的DNA区域,称为增强剂,调节基因的表达。

遗传学家一直感兴趣的这个“promoter-enhancer循环”的过程,以及它如何允许基因要打开正确的组织,在合适的条件下。然而,很少有人了解生物钟调节的关键部分基因表达组织蛋白表达的昼夜节律,如果这个循环变化的形成。

Felix的实验室Naef EPFL已经发现promoter-enhancer循环和生物钟之间的联系。要做到这一点,研究人员使用环形染色体构象捕获(4 c-seq)对小鼠肝脏和肾脏组织。技术分析了染色质在细胞的空间组织和检测所有的基因组区域与特定地区的利益。

研究发现,promoter-enhancer交互摆动在24小时周期在健康小鼠的染色质,而不是老鼠没有一个运作正常的生物钟。研究人员然后灭活一个远端DNA增强器元素包含指令抄写隐花色素1,这是一种基因,产生一种蛋白质参与维持生理节奏本身。这个小修改,隐花色素1的启动子,足以扰乱节奏染色质组织循环,减少每日频率的基因的转录,甚至缩短小鼠的生理周期运动。

这是第一个证据表明,基因组的非编码区域的突变能够影响生理周期的运动活动。研究结果表明,振荡promoter-enhancer循环控制的生物钟背后,是监管层的昼夜转录和整体动物24小时循环行为。

“最有趣的是,我们也发现了相似的动态,或者生理循环,当我们研究一个基因称为糖原合酶2,”菲利克斯Naef说。“基因是至关重要的碳水化合物的储存在肝脏和血糖稳态的规定,和我们的研究结果表明,昼夜循环对更广泛的在肝脏生理功能至关重要。”

组的下一个步骤将是研究染色质的动态重组是否可能是一个更普遍的现象在小鼠组织,控制其他生理功能。他们还将评估其参与时钟有关的疾病。