在一项新的研究中，来自美国麻省总医院的研究人员指出雌性胚胎健康发育中的一个重要角色原来也在调节哺乳动物两性的染色体环行为和基因表达中发挥着关键作用。这一发现可能有助于为药物开发提供新的靶标。相关研究结果于2021年12月1日在线发表在Cell期刊上。
染色体是由DNA、RNA和蛋白组成的长的细绳状结构。染色体必须折叠成环，以适应细胞核。这些环形结构将距离遥远的遗传物质聚集在一起。
论文通讯作者、麻省总医院分子生物学系的Jeannie Lee博士说，“基因和控制元件--调节基因的序列--必须相互沟通，以便细胞正常工作。染色体环化（即形成环形结构）有点像把人们聚集在一个会议室里，这样他们就可以互相交谈了。”
染色体环内的这些相互作用调节着基因的表达，也就是说，一个基因是“开启”以产生蛋白，还是“关闭”。染色体环处于不断的变化之中，在改变其基因组成以应对环境刺激和身体发育需要的过程中不断增长和收缩。Lee解释说，回到会议室的比喻，一种叫做CTCF的蛋白就像一扇门，人们已经知道一个染色体环可能有多组双扇门--有些门是打开的，有些门是关闭的。Lee解释说，“但不知道的是这些门是如何打开和关闭的。谁是看门人？”

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.11.012。
结果是出乎意料的。Lee和她的团队发现，一种称为Jpx的RNA起着看门人的作用，它调节着CTCF在染色体环化中的行为。Jpx RNA对于Lee团队来说并不陌生。八年前，他们发现这种非编码形式的RNA在一种称为X染色体失活的现象中起着关键作用，这种现象对包括人类在内的所有雌性哺乳动物的正常发育至关重要。Jpx RNA有助于在发育早期对雌性细胞中的X染色体进行计数；如果检测到两条，一条X染色体就会失活，或者说被沉默。
然而，Lee团队发现，Jpx RNA还通过从染色质（当其浓缩时会形成染色体）中“驱逐”CTCF来决定在任何时候哪些门的组合是打开的。Lee说，“Jpx调节多扇门是否打开或只有一扇打开，以及哪些门是打开的，是打开左边的门还是打开右边的门。通过调节这一过程，Jpx决定了染色质环有多大，因而决定着染色质环周围的哪些基因表达。”
Jpx是首个被确定为在调节CTCF行为方面发挥重要作用的RNA，但Lee预测，还会有许多其他的RNA。她说，这很令人兴奋，因为RNA的种类可能比蛋白的种类多10倍。Lee说，虽然Jpx调节参与胚胎早期发育的基因，但有待发现的其他RNA可能调节影响癌症、自身免疫性疾病和其他疾病风险的染色体环的形成。识别这些RNA可能会加速有效的新药物的开发。
参考资料：

Hyun Jung Oh et al. Jpx RNA regulates CTCF anchor site selection and formation of chromosome loops. Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.11.012.
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染色质
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