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遺傳發(fā)育所發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾分工調(diào)控基因表達(dá)水平和基因表達(dá)噪音

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遺傳發(fā)育所發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾分工調(diào)控基因表達(dá)水平和基因表達(dá)噪音

摘要: 　　基因表達(dá)過程依賴于轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)調(diào)控因子和染色質(zhì)等生物大分子在布朗運(yùn)動(dòng)過程中的隨機(jī)碰撞，因此，即使是基因型和分化類型完全相同的細(xì)胞在相同環(huán)境下也存在基因表達(dá)的差異，被稱為基因表達(dá)噪音。學(xué)習(xí)基因表 ...

　　基因表達(dá)過程依賴于轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)調(diào)控因子和染色質(zhì)等生物大分子在布朗運(yùn)動(dòng)過程中的隨機(jī)碰撞，因此，即使是基因型和分化類型完全相同的細(xì)胞在相同環(huán)境下也存在基因表達(dá)的差異，被稱為基因表達(dá)噪音。學(xué)習(xí)基因表達(dá)噪音，對(duì)學(xué)習(xí)干細(xì)胞增殖分化、個(gè)體發(fā)育、病原菌的抗藥性以及農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)有著重要的意義，而其在人類早期胚胎發(fā)育過程中的調(diào)節(jié)機(jī)制仍不清楚。
　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)學(xué)習(xí)所錢文峰學(xué)習(xí)組計(jì)算分析了人類胚胎的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)多種組蛋白修飾分別調(diào)控了基因表達(dá)水平和基因表達(dá)噪音。富集在啟動(dòng)子附近的組蛋白修飾，如H3K4甲基化，主要調(diào)節(jié)基因的平均表達(dá)水平；而富集在基因編碼區(qū)的組蛋白修飾，如H3K79甲基化，可以降低基因表達(dá)噪音，即提高同類細(xì)胞間基因表達(dá)的一致性。敲除酵母細(xì)胞中H3K79甲基化酶，降低了H3K79甲基化修飾水平，同時(shí)觀察到靶基因在細(xì)胞間的表達(dá)差異升高。與以上發(fā)現(xiàn)相一致，對(duì)基因表達(dá)水平敏感的基因（如信號(hào)通路中的基因，必須基因，編碼蛋白質(zhì)復(fù)合物的基因）主要受到基因編碼區(qū)組蛋白的修飾；而環(huán)境響應(yīng)相關(guān)的基因主要富集了啟動(dòng)子區(qū)域的組蛋白修飾。該學(xué)習(xí)揭示了組蛋白修飾在調(diào)控基因表達(dá)水平和基因表達(dá)噪音上的“分工”，為理解轉(zhuǎn)錄組進(jìn)化提供了線索。
　　上述學(xué)習(xí)成果于6月30日在線發(fā)表于PLOS Computational Biology（DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005585）。錢文峰學(xué)習(xí)組的博士學(xué)習(xí)生吳少歡和工程師李軻為該文章的共同第一作者，吳少歡和錢文峰為共同通訊作者。該學(xué)習(xí)得到了國家“973”項(xiàng)目的資助。



　　圖：富集在基因編碼區(qū)的組蛋白修飾調(diào)控基因表達(dá)噪音遺傳發(fā)育所發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾分工調(diào)控基因表達(dá)水平和基因表達(dá)噪音  |  責(zé)任編輯：蟲子
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