躲着X染色体

在雌性胚胎发育的早期，所有细胞都会发生一个关键事件：X染色体被沉默。虽然雄性只有一条X染色体，但雌性有两条X染色体 - 这意味着它们的X染色体产生的蛋白质数量是其两倍。过多的某些蛋白质可能是致命的，因此大自然已经找到了关闭一条X染色体的方法。

发表在“ 科学 ”杂志上的一篇新论文强调了这一过程中的一个重要步骤，首次表明X染色体沉默(也称为X失活)需要改变细胞核中DNA 的三维结构。更具体地说，该研究表明，称为Xist的单个分子负责DNA重塑，并且这些变化导致染色体沉默。

“我们有这种鸡和蛋的问题，因为我们知道DNA 失活过程中发生的DNA 结构变化，但我们不知道这些变化是否会导致沉默，或者仅仅是沉默的结果，”Caltech生物学助理教授米切尔说。 Guttman，该研究的领导者。“在X染色体之外，我们的研究结果强调了DNA动态排列在打开和关闭不同基因中所起的重要作用。”

该研究是国际努力的一部分，旨在更好地了解DNA如何被包装成细胞核中的三维结构，以及这种结构的变化如何导致基因的沉默和激活。位于DNA链上的不同基因在任何给定细胞中打开或关闭; 当它们开启时，它们会产生蛋白质。DNA的形状和折叠模式控制着这个过程，但细节尚不清楚。由美国国立卫生研究院建立的最近资助的财团，称为4D Nucleome计划(第四维度是时间)，旨在解决DNA结构的这一神秘面纱及其在各种人类疾病如癌症和早衰疾病中的作用。

在这项新研究中，研究人员专注于Xist，而Xist之前已知在X染色体沉默中发挥作用。Xist属于一类称为长非编码RNA的RNA分子，或lncRNA(发音链接RNA)。虽然称为信使RNA的传统RNA分子充当了制成蛋白质的模板，但像Xist这样的lncRNA可以直接与DNA结合以打开和关闭基因。在过去的十年中，已经发现了数万种lncRNA。

以前的研究表明Xist在沉默的X染色体的DNA链上都有结合，但不与活跃的X染色体结合。研究人员还知道，DNA在细胞中的三维结构和位置的变化与沉默有关。但Xist如何以及如果在结构DNA变化中发挥作用尚不清楚。

这项新研究概述了Xist协调染色体沉默的过程，并引入了一个关键参与者：一种叫做lamin B受体的蛋白质，位于围绕细胞核的包膜中。

“我们的研究表明，Xist通过与lamin B受体的直接相互作用，将X染色体募集到核膜上，通过这导致细胞核中DNA三维结构的变化，”Chun-Kan Chen说。 Guttman实验室的研究生和科学论文的主要作者。“这个过程使Xist能够在整个X染色体上扩散，以实现染色体范围的沉默 - 它在胚胎发育中的重要作用。”

X染色体是研究DNA结构与基因沉默之间关系的良好模型，因为整个结构被单个RNA分子灭活。然而，其他染色体经历更多的局部基因沉默。Guttman和他的团队正在计划进行更多的研究，以探究DNA的转变形状与细胞内其他基因调控之间的关系。