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RNA的生物物理行为为X染色体失活提供了新的见解

本站发布时间:2025-01-21 10:43:53

科学已经揭示了X染色体的一些秘密,但许多仍然存在。在人类中,雌性细胞含有两条X染色体(XX),雄性细胞含有一条(XY)。在每个雌性细胞中,必须有一条X染色体失活——以一种无法读取其包含的遗传密码的方式皱缩

RNA在这种失活过程中起着重要作用。具体来说,Xist RNA是一种长的非编码RNA分子,负责折叠每个雌性细胞中X染色体的一个拷贝。研究人员已经知道Xist至关重要;没有它,胚胎就不会发育。但是,是什么阻止了Xist使细胞中的其他染色体失活呢

麻省理工大学布里格姆分校和清华大学北京生命科学中心的研究人员在《细胞》杂志上发表的一篇新论文提供了关于限制RNA运动的力量的见解,并对未来如何治疗X连锁疾病产生了影响

“Xist对人类疾病很重要——如果我们能改变它的表达,它可能会对我们如何治疗与X染色体相关的罕见疾病产生影响,”通讯作者Jeannie Lee博士说,她是马萨诸塞州总医院(MGH)分子生物学系主任兼医生研究员

“我们在本文中描述的基本发现使我们能够慢慢剥离X染色体上的沉默层,这些沉默层锁定在X的抑制状态。知道我们现在做什么,我们有更好的机会重新激活它。”

李和她的同事们提出理论,在遗传性疾病是X染色体突变的结果的情况下,失活的X染色体可以作为“备份拷贝”,恢复它可能会逆转疾病状态

也许Xist可以帮助发布此备份;但如果Xist扩散到细胞中的其他染色体中,它也会使它们失活。研究人员开始通过检查细胞中似乎将其束缚的生物物理和分子力来了解是什么阻止了Xist的传播

在一次富有成效的合作中,李在麻省理工大学布里格姆分校的团队和李在清华大学的团队发现,Xist RNA与具有特殊生物物理特性的蛋白质伴侣一起工作

蛋白质HNRNPK形成一种“油滴”。通常HNRNPK会形成一种坚硬的液滴,但当它接触到Xist RNA时,液滴会拉住Xist并将其内化。一旦内化,Xist会“软化”HNRNPK液滴,使其更加灵活,使液滴能够扩散并包裹X染色体。Xist反过来被困在这个液滴中,使RNA更难移动到细胞中的其他染色体上

李用沙拉酱的类比来描述这种“相分离”。

“如果每个分子参与者都由柠檬醋汁中的成分表示,HNRNPK是一种橄榄油,Xist是一种与HNRNPK油混合并溶解的柠檬油,”李说。“所有其他染色体都形成了醋。无论你如何摇晃油和醋,它们都不会混合。因此,Xist与其他染色体是相分离的。”

这项工作为探索治疗某些类型遗传疾病的新方法奠定了基础。共同第一作者,李佩龙实验室(清华-北京)的丁明瑞博士和李珍妮实验室(MGB)的王丹妮博士共同完成了这项分析

李说:“我们的研究揭示了关于Xist RNA的一个长期问题,如果没有我们在北京的出色合作者,这是不可能的。”。“我们很感激,通过共同努力,我们可以解开这个谜团的一部分。”

More information: Mingrui Ding et al, A biophysical basis for the spreading behavior and limited diffusion of Xist, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.004

Journal information: Cell

Provided by Massachusetts General Hospital

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