在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自英國(guó)利物浦大學(xué)和鄧迪大學(xué)的研究人員針對(duì)細(xì)胞如何應(yīng)對(duì)缺氧提出了新見(jiàn)解。他們發(fā)現(xiàn)作為DNA和蛋白的復(fù)合物，染色質(zhì)在低氧條件下快速地發(fā)生變化。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年3月15日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Hypoxia induces rapid changes to histone methylation and reprograms chromatin”。論文通訊作者為利物浦大學(xué)的Sonia Rocha教授。
圖片來(lái)自CC0 Public Domain。
氧氣對(duì)人類生命至關(guān)重要。重要的是，在從中風(fēng)到癌癥的各種人類疾病中都觀察到缺氧。
Rocha說(shuō)，“了解細(xì)胞如何感知和應(yīng)對(duì)低氧是預(yù)防損傷和改善患者預(yù)后的關(guān)鍵。此外，這還解決了生物學(xué)中關(guān)于如何在細(xì)胞中利用氧氣的基本問(wèn)題。”
這些研究人員想要改進(jìn)這種理解，特別是著重識(shí)別細(xì)胞在面臨缺氧時(shí)最快啟動(dòng)的過(guò)程。
以前的研究主要集中在“缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）”的激活上，HIF是對(duì)可用氧的減少作出反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子，并能夠激活數(shù)百個(gè)基因。但是，眾所周知，這些反應(yīng)需要幾個(gè)小時(shí)才能發(fā)起。
為了研究更快啟動(dòng)的過(guò)程，這些研究人員在人細(xì)胞中尋找了短期缺氧后發(fā)生的特定分子變化。他們發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)在低氧條件下快速地發(fā)生變化，而且這些變化是細(xì)胞在數(shù)小時(shí)后對(duì)低氧作出反應(yīng)所必需的。他們接著發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)發(fā)生變化的機(jī)制是通過(guò)抑制一類需要氧氣來(lái)激活的酶（比如KDM5A）實(shí)現(xiàn)的。這些完全出乎意料的發(fā)現(xiàn)首次表明在對(duì)氧氣降低作出反應(yīng)時(shí)，染色質(zhì)的變化先于基因表達(dá)的激活。
Rocha教授補(bǔ)充道，“這些酶存在于各種有機(jī)體中，并且在進(jìn)化方面要先于HIF，這提示著這是一種用于感知和應(yīng)對(duì)氧氣可用性變化的古老機(jī)制。它還表明靶向這些氧氣依賴性酶可能是一種在未來(lái)開發(fā)藥物療法的有效途徑?！?/span>
參考資料：Michael Batie et al. Hypoxia induces rapid changes to histone methylation and reprograms chromatin. Science, 2019, doi:10.1126/science.aau5870.
Paolo Gallipoli et al. Histone modifiers are oxygen sensors. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw8373.
Cell：細(xì)胞治療領(lǐng)域觀察者
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