1

　　雌性哺乳動物有兩條X染色體（XX），而雄性只有一條X染色體，另一條是Y染色體（XY）。這種不同會導致一種潛在的失衡，相比于雄性，雌性體內的X染色體會有 1000 多個基因以兩倍量表達。已有證據表明這種失衡會導致早期胚胎死亡。

　　神奇的是，為了避免這種會造成嚴重后果的基因表達失衡，哺乳動物進化出了一種有效的解決方案：在每個具有兩條X染色體的細胞中，都有一條完整的X染色體被“沉默”，從而防止了 RNA 從其中轉錄出來。這個過程被稱為X染色體失活，是一個在雌性胚胎發育的早期就會開始的過程。

　　雖然X染色體失活是一個已經被深入研究了幾十年的課題，但一直以來，科學家并不完全了解其背后的分子機制。他們知道的是，這一過程受到一種名為Xist的分子啟動。Xist 是一種長鏈的非編碼 RNA，是一種以細胞的 DNA 為模板的分子，它不攜帶任何制造蛋白質的指令。Xist 會將染色體包裹，誘導其沉默。然而，科學家尚不清楚與 Xist 的沉默機制有關的細節。

　　直到最近，來自歐洲分子生物學實驗室（EMBL）和巴黎居里研究所的研究人員在《自然》期刊上發表了一篇論文，報道了他們用一系列實驗揭示了 Xist 是如何通過一種名為SPEN的蛋白質共同作用以使基因沉默的。這一研究為X染色體失活的分子基礎提供了重要的新見解。

　　2

　　Xist 是一種只會在將要失活的X染色體上才被表達的分子。它在將要失活的X染色體上局部擴散，并通過與一系列蛋白質結合使得染色體上的幾乎每個基因沉默。但是一直以來，Xist 導致基因沉默的確切分子機制一直是個謎。

　　Xist 最初究竟是如何開始抑制第一個活性基因的？解答這一問題的難點部分在于大多數與 Xist 結合的蛋白質都是未知的。在新的研究中，論文的第一作者François Dossin與他的同事識別出在X染色體失活過程中，Xist 必須與 SPEN 蛋白質結合。

活細胞中的 SPEN 蛋白質（綠色）。 圖片來源：François Dossin

　　為了研究 SPEN 在X染色體失活中所起到的作用，Dossin 等人研究了它是如何在小鼠胚胎和胚胎干細胞中誘導基因沉默的。他們首先做的是快速降解小鼠胚胎干細胞中的 SPEN，以降低 SPEN 的濃度。他們發現，Xist 幾乎完全不能在沒有 SPEN 的情況下使X染色體上的基因沉默。這一結果首次證明，SPEN 是小鼠體內發生X染色體失活的必要條件。他們還發現，SPEN 會抑制X染色體上的那些試圖“規避”失活的“潛逃”基因。

　　通過在活細胞中用熒光標記分子，研究人員觀測到一旦 Xist 開始啟動X染色體失活過程，SPEN 就會聚集到X染色體上。接著，Xist 會與聚集在那里的 SPEN 結合。然后，SPEN 會與活躍基因的調控區域相互作用。

　　3

　　在這次研究中，尤為令人眼前一亮的是，Dossin 等人采用了一種叫新的名為“CUT&RUN”的技術來繪制 SPEN 在失活的X染色體上的位置。這表明，在 Xist 開始表達后不久，SPEN 就與活躍的基因啟動子和基因強化子結合。當在基因沉默發生之后，SPEN 就會從這些位點脫離。自此之后，基因在剩余的細胞生命周期中，將一直以失活的狀態存在。

　　利用一系列經典和前沿的方法，研究人員剖析了 SPEN 在X染色體失活過程中所起到的作用。他們發現，在 SPEN 蛋白質中，一個名為 SPOC 的區域在基因沉默中起著主導作用。他們證實了這個區域能抑制 DNA 轉錄成 RNA，并與幾種參與了 RNA 合成、染色質重構以及染色質修飾的蛋白質相互作用。

　　4

　　幾十年來，Xist 一直是 RNA 在調節基因表達方面的一個主要例子。通過研究這種 RNA，研究人員或許已經發現了一個新的與基因調控有關的基本信息。領導了這項研究的Edith Heard教授表示，對X染色體失活背后所有分子機制的探索才剛剛開始，她說：“我們發現，SPEN 會與幾個與基因沉默相關的路徑相互作用。既然 SPEN 導致了X染色體失活過程中幾乎所有的沉默，因此下一個要解決的問題就是，這些路徑中有多少能有助于基因沉默。”

總結

以上是生活随笔為你收集整理的沉默的第二条X染色体的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。