您的DNA的副本都在所有37.2萬億個細胞的核中含有。從理論上講，所有這些細胞都具有相同的功能，因為它們具有相同的藍圖。那你怎麼樣脫氧核糖核酸例如，知道它何時在血細胞中與嗅覺細胞中？它怎麼知道需要“打開”哪些基因？單元格如何知道並執行其功能？
像所有與DNA相關的事物一樣，它是一個多因素和高度調節的過程。在人類和其他生物中真核細胞（具有封閉的核），一個稱為“中央教條”的概念解釋了DNA如何用作指令手冊，而DNA通知Messenger RNA（mRNA），然後用作蛋白質生產的路線圖。因此，將正確的DNA抄錄到mRNA中只是確保細胞具有所需蛋白質的第一步。
生物學助理教授卡倫·雷迪（Karen Reddy）說，一種稱為轉錄因子打開基因的特殊蛋白質。化學在約翰·霍普金斯大學醫學院。轉錄因子與DNA結合以增加或降低特定基因的表達。但這提出了一個問題：轉錄因子從何而來？
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Reddy告訴Live Science：“許多轉錄因子都被重複使用。”就像如何在不同的汽車中使用相同的零件。一個轉錄因子可以激活不同的基因在不同的細胞類型中。例如，稱為OLF-1的嗅覺細胞中使用的轉錄因子與指定B細胞EBF-1中使用的轉錄因子相同。轉錄因子知道在這些細胞中激活不同基因，因為DNA在不同的細胞類型中的組織和包裝不同，也稱為具有不同的染色質景觀。
在細胞核中，DNA，蛋白質和RNA一起功能以包裝DNA的長鏈。該複合物稱為染色質。 DNA如何包裹在稱為組蛋白的蛋白質中，對那些組蛋白的化學修飾稱為染色質景觀。這會影響哪些基因或多或少暴露。 Reddy說，在給定的細胞類型中，某些基因可以通過轉錄因子激活，因為它們如何在染色質結構中暴露。其他人被染色質景觀壓製或藏起來。這些仍然可以打開，但是首先需要有足夠的轉錄因子和染色質修飾劑來改變染色質結構並揭示它們。
雷迪說：“染色質景觀與轉錄因子宇宙之間進行了串聯。”
雷迪說，覆蓋這兩個因素的覆蓋是細胞核中的3D結構，或者如何在細胞核中折疊和組織染色質。這種折疊促進了需要表達的基因與增加表達的元素之間的相互作用。在給定細胞類型中的DNA的活性或所需部分分組在中心附近，而無活動的切片靠近細胞核的外部。
某些控制基因表達方式的元素，例如可以打開或關閉基因的啟動子，就在基因附近。但是，其他元素，例如增加基因表達的組織特異性增強子，與它們為細胞增強所需的基因可能更遠。 Reddy說，折疊或3D體系結構帶來了靠近感興趣基因的增強劑。
最後，有些過程對DNA本身進行了更持久的變化。例如，DNA甲基化涉及將甲基添加到核苷酸（DNA“構建塊”胞嘧啶及其骨架）中，並且通常與抑制基因有關。 DNA甲基化可以世代相傳地傳播，會影響哪些基因以特定類型的細胞打開或關閉，並防止您過度表達某些基因，從而導致諸如神經疾病和心血管疾病等疾病。凝結。
Reddy說，所有這些水平 - DNA甲基化，染色質景觀，折疊和轉錄因子 - 是在正確的時間表達正確位置必需基因的重要調節步驟。 “這些控制水平都在癌症等疾病中受到干擾。”
好消息是，這些監管元素互相支持。雷迪說：“你可能會出錯一些東西，你會作為一個牢房沒事，因為這些過程互相加強。”
最初發表在現場科學上。
