跳动城乡网由东京大学的坂部彰久和泷泽芳正领导的国际联合研究阐明了拟南芥(Arabidopsis thaliana)中DDM1(DNA甲基化降低1)蛋白阻止“跳跃基因”转录的分子机制。
DDM1 使跳跃基因更容易被转录抑制化学标记所沉积。由于这种蛋白质的变体存在于人类中，这一发现为了解由此类“跳跃基因”突变引起的遗传状况提供了新见解。该研究结果发表在《自然通讯》杂志上。
解开的 DNA 通常被称为线。然而，在细胞中，它看起来更像一个线球，只是环状模式要复杂得多。最小的单位称为核小体。它由一段缠绕在蛋白质(组蛋白)支架上的 DNA 组成。
转座子是一种可以“跳跃”到基因组不同位置的基因，它隐藏在核小体中，这使得细胞很难留下抑制转座子转录的化学标记。DDM1 是一种已知可以维持此类抑制化学标记的蛋白质，但目前尚不清楚当转座子整齐地隐藏起来时，它如何进入转座子。
“跳跃基因非常吸引人，”论文第一作者 Osakabe 说道，“因为它们可以引起基因组的重大变化，无论是好是坏。研究 DDM1 等蛋白质如何管理这些基因有助于我们了解生命的基本机制，并具有重要的实际应用价值。”
研究人员使用了低温电子显微镜，这是一种能够在近原子尺度上成像的技术。这使他们能够观察核小体内 DDM1 蛋白质和 DNA 的结构。
“看到 DDM1 和核小体的详细结构，我们感到非常兴奋，”Osakabe 回忆道。“其中一个惊喜是 DDM1 如何打开核小体。捕捉这些结构很有挑战性，但看到结果让所有的辛苦工作都值得。”
高分辨率图像显示了 DDM1 与核小体 DNA 结合的确切位置。结果，通常关闭核小体的特定结合位点变得更加“灵活”并打开，允许抑制化学标记沉积，从而阻止转座子转录。
这个看似微小的细节可能成为重大改进的开始。
“人类版本的 DDM1 被称为 HELLS，其工作原理与此类似，”Osakabe 说道。“从长远来看，这些发现可能为由类似基因引起的人类遗传疾病带来新的治疗方法。这些新知识还有助于我们了解植物和其他生物如何控制其 DNA，从而提高我们种植更好作物或开发新生物技术的能力。”
