由东京大学的大阪部晃久和滝沢良将领导的一项国际研究揭示了小白菜（Arabidopsis thaliana）中DDM1（DNA甲基化减少1）蛋白通过何种分子过程抑制被称为“跳跃基因”的移动遗传元件的转录。DDM1促进化学标记的沉积，通过使“跳跃基因”更易于访问来抑制转录。由于这种蛋白在人体内也存在类似的变体，因此这一发现为因这些“跳跃基因”的突变而导致的遗传疾病提供了新的见解。研究结果已发表在《自然通讯》期刊上。
虽然我们通常将DNA描述为“线”，但实际上，它在细胞内类似于一个复杂的“线球”，具有复杂的环形模式。基本单位是核小体，由DNA缠绕在组蛋白上组成。转座子是能够在基因组内移动的基因，嵌入在核小体中，阻碍细胞沉积抑制其转录的化学标记。DDM1是被认定为维持这些抑制化学标记的蛋白，但它如何进入隐藏在核小体中的转座子机制仍不清楚。
“‘跳跃基因’是很有趣的，”研究的主要作者大阪部晃久说，“因为它们可以带来重大的基因组改变，既有益也有害。研究像DDM1这样的蛋白如何调控这些基因，不仅增强了我们对基本生命机制的理解，而且具有实际意义。”
研究人员使用冷冻电子显微镜，这是一种能够几乎在原子尺度上可视化结构的技术，检查DDM1蛋白和核小体内DNA的排列。
“目睹DDM1和核小体复杂的结构真是令人着迷，”大阪部回忆道。“DDM1如何展开核小体的机制尤其令人惊讶。尽管捕捉这些结构存在挑战，但目睹这些成果验证了所有的辛勤努力。”
高分辨率图像展示了DDM1在核小体内DNA上的精确结合位点。因此，通常负责核小体闭合的特定结合位点变得更加灵活，允许沉积阻碍转座子转录的抑制化学标记。
尽管看似微妙，但这一细节可能标志着重大进展的开始。
“人类的DDM1对应物，被称为HELLS，功能相似，”大阪部透露。“在不久的将来，这些发现可能为源于类似基因的人类遗传病提供新的治疗方案。此外，这一新发现的知识为植物和其他生物如何调控其DNA提供了视角，可能提高我们的农业产量并促成创新生物技术的开发。”
