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(資料圖片僅供參考)

當有機體將其基因傳遞給后代時，它們所包含的不僅僅是DNA中闡明的代碼。有些還傳遞化學標記來指導細胞如何使用該代碼。這些標記傳給后代被稱為表觀遺傳。它在植物中尤其常見。因此，這里的重大發現可能會對農業、糧食供應和環境產生影響。

冷泉港實驗室(CSHL)教授和HHMI研究員RobMartienssen和LeemorJoshua-Tor一直在研究植物如何傳遞保持轉座子不活躍的標記。轉座子也稱為跳躍基因。當打開時，它們可以四處移動并破壞其他基因。為了讓它們沉默并保護基因組，細胞會在特定的DNA位點上添加調控標記。這個過程稱為甲基化。該研究發表在《細胞》雜志上。

Martienssen和Joshua-Tor現在已經展示了蛋白質DDM1如何為在新DNA鏈上放置這些標記的酶讓路。植物細胞需要DDM1，因為它們的DNA被緊密包裝。為了保持基因組緊湊有序，細胞將DNA包裹在稱為組蛋白的包裝蛋白周圍。“但這會阻礙各種重要酶接觸DNA，”Martienssen解釋道。在甲基化發生之前，“你必須去除或滑開組蛋白。”

Martienssen和前CSHL同事EricRichards于30年前首次發現了DDM1。從那時起，研究人員了解到它會沿著包裝蛋白滑動DNA，以暴露需要甲基化的位點。馬丁森將這一運動比作沿著繩子滑行的溜溜球。他解釋說，組蛋白“可以在DNA上上下移動，一次暴露部分DNA，但永遠不會脫落”。

通過遺傳和生化實驗，Martienssen精確定位了DDM1取代的確切組蛋白。Joshua-Tor使用冷凍電子顯微鏡捕捉酶與DNA和相關包裝蛋白相互作用的詳細圖像。他們能夠看到DDM1如何抓住特定的組蛋白來重塑包裝的DNA。Joshua-Tor說：“結果證明，一種意想不到的將DDM1連接在一起的鍵對應于多年前發現的第一個突變。”

實驗還揭示了DDM1對某些組蛋白的親和力如何在代際間保持表觀遺傳控制。研究小組表明，僅在花粉中發現的組蛋白對DDM1具有抗性，并在細胞分裂過程中充當占位符。“它會記住植物發育過程中組蛋白的位置，并將這種記憶保留到下一代，”Martienssen說。

這里的植物可能并不孤單。人類還依賴DDM1樣蛋白來維持DNA甲基化。這項新發現可能有助于解釋這些蛋白質如何保持我們的基因組功能和完整。