來自費城兒童醫院，賓州大學等處的研究人員發表了題為“Controlling Long-Range Genomic Interactions at a Native Locus by Targeted Tethering of a Looping Factor”的文章，研發了一種新技術，能在基因表達過程中操控遠程基因組相互作用，這種新穎的技術方法不僅對于科研研究意義重大，而也有助于血液疾病的治療。相關成果公布在Cell雜志上。

文章的*作者是賓州大學醫學院的鄧五蘭博士，鄧博士2006年畢業于北京大學后，目前在費城兒童醫院 Gerd A. Blobel 實驗室從事科研工作。這一實驗室的主要研究方向為血細胞生成、染色質結構、基因表達和轉錄因子。
在一個細胞的細胞核里，DNA的調控元件：啟動子和增強子能相互溝通，調控基因的活性，這種相互作用常常需要跨越長片基因組，染色體上的成百上千堿基的距離。為了能讓這些元件能物理上相互接觸，DNA序列需要通過染色體底物：染色體纖維（chromatin fiber）形成環狀。

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“許多研究人員，包括我們都發現了染色質環在基因表達中普遍存在”，Blobel博士說，“但是其中許多細節至今還并不清楚——甚至是染色質環是基因轉錄的產物還是誘因，都不清楚。我們的這項研究分析了這些基礎性問題。”

研究主要聚焦于基因轉錄——基因DNA中編碼的信息傳遞到RNA上的一個基礎過程。研究人員利用小鼠中的造血細胞，分析了DNA上的β珠蛋白基因位點，這一基因能表達血紅蛋白的一部分。
之前研究人員已經發現當β珠蛋白基因上遠距離的啟動子和增強子相互接觸，開啟表達的時候，形成了一個染色質環，但是他們不清楚是否所有的蛋白表達都需要形成這樣的環狀結構，也不清楚在基因轉錄過程中，這些蛋白究竟如何在功能上與其他蛋白相互作用。

因此研究人員試圖找到引發環形成的因素，一個開啟染色質環形成的蛋白。“我們發現了一個候選分子：Ldb1”，鄧博士說。后來他們利用了一個特殊的工具，遺傳工程DNA結合蛋白——鋅指蛋白（ZF），特異性捕捉選擇基因位點。
研究人員將Lbd1加在一個鋅指蛋白上，從而牽引這個分子到達β珠蛋白啟動子上的靶位點處，結果這誘發形成了一個位于增強子和啟動子之間的染色質環，促進了高水平基因表達。

這說明Ldb1是遠程染色質相互作用的一個關鍵作用，而且這項研究也指出染色質環是基因轉錄的一個原因，而不是一個結果。“下一步我們將深入分析是否能利用，以及如何利用這種機制，操控基因表達，用于科研或者治療”，Blobel說。
這一機制也可以用于臨床，Blobel說，“染色質環也許能用于血紅蛋白疾病，比如血液學家一直希望能重新激活處于休眠狀態的胎兒血紅蛋白基因，幫助患有鐮刀狀貧血癥的兒童和成人。可以嘗試利用我們的這個方法，強迫細胞生成胎兒血紅蛋白，治療疾病”。而且從更廣泛的應用上來說，這種強迫形成的染色質環也許還能幫助研究人員關閉誘發疾病的特異性基因的表達。

來源：生物通