得益于分子胶，雄性果蝇的单个X染色体可以与雌性动物的两个X染色体一样活跃。

来源于：mpg

2020年11月18日

雄果蝇只有一个X染色体，而不像雌虫那样只有两个。因此，它必须具有两倍的活性才能达到相同的“基因剂量”。如果那不起作用，那么动物就会死亡。弗赖堡马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的研究人员现在发现，负责所谓的剂量补偿的MSL复合物如何能够将X染色体与其他常染色体区分开。Asifa Akhtar的团队在小鼠中创建了微型蝇染色体，并鉴定了识别X染色体必不可少的分子成分。研究表明，利用X染色体合成的MSL2蛋白和roX RNA，两个组分必须一起形成一种凝胶。

MSL2和仅由雄性X染色体合成的roX2 RNA形成了一种凝胶状的胶粘剂（绿色凝胶），可将果蝇MSL复合体特异性结合到果蝇的X染色体上。 

©Shutterstock：Anusorn Nakdee和Holiday.Photo.Top; 大会：弗莱堡免疫生物学和表观遗传学MPI

女性拥有X染色体的两个副本，具有1000多个基因。另一方面，男人只有一个拷贝，而有一个低基因的Y染色体。在动物界的许多物种中也发现了这种染色体失衡。但是，“平衡”这些差异至关重要。例如，雌性只关闭人类和小鼠的X染色体之一，果蝇则接管了果蝇。男性负责工作。一种称为MSL复合物的表观遗传因子与单个雄性X染色体结合，并利用其组蛋白乙酰化功能来过度激活X染色体。通过这种方式，它试图达到与雌性携带的两个X染色体相同水平的RNA产生。如果此过程失败，则雄蝇死亡。 

“它使研究人员惊讶于MSL复合体如何知道八个飞行染色体中的哪个是X染色体，”弗莱堡马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所所长Asifa Akhtar解释说。这个问题促使她的团队设计出一种新颖而复杂的策略来研究MSL复合体如何识别X染色体。研究人员决定直接将MSL复合物移植到完全陌生的环境中：小鼠，而不是直接研究MSL复合物。 

小鼠的微型X染色体染色体

Asifa Akhtar的团队能够通过在小鼠细胞中添加来自果蝇的MSL2和roX RNA来重建微型果蝇X染色体。使它们可见（右），并类似于在自然条件下进行剂量补偿时在雄蝇中也观察到的X染色体区域（由MSL复合物覆盖）。©免疫生物学和表观遗传学MPI / Keller-Valsecchi等。 

不寻常的研究方法的一部分是回到基础上，并在小鼠中逐个分量地重建蝇染色体检测机制。该团队首先在小鼠中表达果蝇的MSL复合体MSL2中的一种蛋白质。起初他们看不到任何效果。但是基于对苍蝇的先前研究，他们怀疑可能需要MSL复合体的其他组件：非编码RNA分子roX1和roX2。现在，研究人员在为小鼠细胞动态配置了MSL2和roX2 RNA之后，现在清楚地观察到，在细胞核区域内，roX2以及涉及MSL2和roX2的点的基因活性都有所增加。 

这些区域的特殊性质及其激活基因的潜力，非常让人联想到雄性蝇中由MSL复合体标记的X染色体上的区域。令人着迷的是，这些实验表明，在小鼠细胞中添加MSL2和roX2似乎足以在小鼠细胞中重建微型fly X染色体。这种创新方法强调了MSL复合体识别和激活果蝇X染色体第一步所需的最小分子成分。 

鉴定X染色体的分子胶 

现在，研究小组已经找到了形成微型fly X染色体的确切方法，他们将试管中的roX-RNA和MSL2两种成分混合在一起，以了解有关分子机制的更多信息。“当我们混合MSL2和roX RNA时，我们发现了一些有趣的东西。该研究的第一作者之一克劳迪娅•凯勒-瓦尔塞基（Claudia Keller-Valsecchi）说，这两种成分虽然都是孤立的液体，但它们开始形成球形颗粒，并变成了另一种看起来像凝胶的形状。有趣的是，RNA分子roX1和roX2均由X染色体上的基因编码，并且基因组中的该位置被用作MSL复合体组装的结合平台。 

研究人员现在怀疑，从X染色体合成的roX RNA会“捕获”附近的MSL2分子，这是因为它们具有相互作用的潜力，并且倾向于变成凝胶状。“存在的roX RNA的量很好地指示了MSL复合物可以找到X染色体的程度。当我们在实验中改变roX RNA的数量时，从X染色体合成的roX越多，MSL复合物就能将X染色体与常染色体区分开来越好。合著者费利西亚·巴斯利卡塔（Felicia Basilicata）。

弗赖堡大学的科学家们凭借他们的研究结果，发现了一种新机制，该机制被雄蝇用来区分和标记单个X染色体，并且是基于roX-MSL2凝胶由两种成分组装而成的。无法将这种凝胶混合在一起的雄蝇会死亡。“也可以想到，凝胶状态可以帮助吸引和捕获其他重要成分以进行剂量补偿，例如转录机制，这对于增加RNA的产生是必需的。” Asifa Akhtar解释说，未来的研究问题仍然需要解决适用。

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