霍华德休斯医学院研究员 Barbara J. Meyer等在分析线虫（C. elegans）抑制整条染色体基因的过程时，惊奇地发现了可以对整批的基因进行调节的机制, 而这种整条染色体级别的大规模基因调节是一件性命攸关的大事。Meyer及其同事对X染色体上执行剂量补偿机制的位点进行了详细描述。并将研究成果发表在11月30日的Nature杂志上。
此次研究过程中，他们将目光投注到剂量补偿（dosage compensation）现象上。剂量补偿保证发育过程中的线虫胚胎X染色体基因表达水平正常，不论是有一条或者两条X染色体。X染色体基因表达过量会导致胚胎死亡，为了达到恰当的平衡，含有双套X染色体的线虫胚胎会使X染色体的基因表达减半，抑制X染色体过度活化。遗传两条X染色体的线虫，会激活X染色体剂量补偿机制，使胚胎向雌雄同体（hermaphrodit）发育。雄性线虫的细胞只有一条X染色体，但是两种性别的线虫都需要相同水平的X染色体基因表达产物。雌雄同体线虫体内，有一个大的叫做剂量补偿复合体（dosage compensation complex ，DCC）的蛋白复合体，以整条X染色体为靶标，抑制全部基因的活性。复合体在染色体上的作用位点被称为“recruit elements on X”（rex）。
早期工作中，Meyer等发现线虫DCC的结构与从酵母到人的所有高等生物体的细胞分裂过程中控制染色体分离的复合体——condensin的结构相似。研究人员对X染色体中，DCC作用位点可能存在的所有大的区域进行分析，但始终没有找到确切位点。此次，研究人员定义、分离rex位点结构，以便更好的弄清这些位点是怎样募集DCC的。
“大家都认为X染色体具有某种特异性，使其成为剂量补偿的靶标，” Meyer说，问题是这种特异性是否是由X染色体的DNA序列，DNA的二级结构，或者其它特异性决定的。
研究小组研制出带有额外X染色体片段的遗传修饰（genetically altered）线虫，通过分析这些染色体片段结合DCC的机制，聚焦rex位点。随着X染色体的DNA片段越来越小，发现rex位点在至少两个DNA短序列或者基序中出现的频率异常高。令人奇怪的是，这些DNA基序并不是X染色体特有的，它们存在于线虫所有染色体中。然而，这些基序在X染色体上的聚集使它们成为DCC的靶标。
“我们认为这是一项重大发现，因为它告诉我们可以通过改变常见的DNA短片段的分布状态和丰富度，使某种染色体具有其它染色体所不具有的功能。”进一步研究发现，通过更换DNA基序的数量，可以调整剂量补偿的水平。
Meyerk查阅其它实验室得到的Drosophila melanogaster研究结果，发现增加雄性果蝇唯一一条X染色体的基因表达量后，利用特定的DNA基序的联合，会出现剂量补偿效应，印证了此机制。
然而，Meyer说她们实验室的结果还呈现了影响剂量补偿的另一种非常不同的机制。此机制也许与调节整个染色质的结构有关。“研究结果告诉我们以一条性染色体为剂量补偿的靶标，会涉及到更多的以前尚未发现的现象。”目前，Meyer及其同事正在对DCC结合rex位点细节做进一步研究。
深入阅读：
1 P. McDonel, J. Jans, B. K. Peterson et al., Nature 444 (7119), 614 (2006).
Lab: Howard Hughes Medical Institute
Department of Molecular and Cell Biology, University of California – Berkeley, 16 Barker Hall, Berkeley, California 94720-3204, USA
