研究人员发现了基因发育的微妙舞蹈

人类基因组图谱之后的快速科学进步揭示了基因世界的复杂性。我们现在知道，蛋白质不仅是基因的产物，而且它们与基因相互作用，影响和调节基因的表达节奏。一个典型的例子是转录因子，它开始将基因从DNA转录成mRNA——，这是制造蛋白质的第一步。

但是基因是如何“知道”什么时候开启，什么时候制造，什么时候停止的呢？它们如何作为复杂分子机制的一部分工作，而不与附近的其他基因混淆？这些问题促使Denis Duboule教授进行了一项新的研究，他管理着EPFL大学和日内瓦大学的研究小组。他们的工作现在发表在《基因发展》上。

Rita Amandio，Leo Beccari和他们在实验室的同事对一种叫做CTCF的特殊锌指蛋白感兴趣，这种蛋白很特殊，因为它确实是一种多功能蛋白。根据细胞的需要，它可以开启基因转录，也可以抑制基因转录。

在基因组上，有CTCF可以结合的特定位点，这些位点作为细胞核中的染色质，在DNA包装中发挥着重要作用。但令研究人员感兴趣的是，CTCF及其结合位点也可以阻断被称为基因启动子和基因增强子的短DNA序列之间的交流。增强子是蛋白结合被激活的地方，增加基因转录的可能性；启动子是转录因子结合启动过程的地方。

研究人员使用基于CRISPR/Cas9技术的策略，破坏CTCF与基因组结合的五个连续位置，以控制被称为HoxD簇的基因家族的激活。这些基因编码的蛋白质对哺乳动物胚胎发育过程中的组织结构非常重要。转录因子也是高度保守的，这意味着脊椎动物物种之间没有显著差异。

这项研究表明，Hox簇中的CTCF结合位点是增强子选择正确的靶基因子集所必需的，特别是当这些增强子距离它们的靶基因很远而不在附近时。

然而，由于CTCF的双重功能，并不是所有的结合位点都能促进基因激活，有些结合位点还能抑制基因转录。这两种效应似乎取决于基因工作的组织类型，这意味着一些CTCF结合位点在不同的组织中可以显示相反的活性。