美國伊利諾伊大學的一項新研究發現，生物學相關力——相當于通過呼吸、運動或發聲施加在人體細胞上的力就能激活基因表達蛋白質。
“力可以激活基因，不需要中間產物，也不需要細胞質中的酶或信號分子，”領導這項研究的機械科學與工程教授Ning Wang說。“我們還發現了為什么有些基因可以被‘武力’激活，而有些不能。”
先前的研究表明，一些基因很容易受到物理操作影響。這篇《Science Advances》首次證明，單靠拉伸細胞就可以影響基因的表達方式。
研究人員觀察到，拉伸細胞導致基因表達增加的核心是組蛋白。其中一類名為H3的組蛋白在賴氨酸9被甲基化時，似乎阻止了力反應基因的表達。由于H3K9甲基化在細胞核外圍最高，大部分不在細胞內部，因此內部的基因對拉伸反應更加敏感。
“由于外圍H3K9組蛋白高度甲基化，即使有力牽扯，位于細胞核周邊的基因也不能被激活，而靠近核中心的基因可以通過拉伸被激活，”Wang說。
通過增加或減少H3K9組蛋白甲基化，研究人員可以抑制或促進力反應基因表達。科學家還測試了施力頻率是否影響基因表達，他們發現細胞對頻率高達10-20赫茲的力反應最靈敏。
“人體內的活細胞經歷各種頻率的力（如呼吸、心跳、行走、跑步、跳躍和唱歌），通常從0.2赫茲到數百赫茲不等，”研究人員寫道。“在最高頻率下，細胞變堅硬，指導基因轉錄的酶無法與DNA結合。”
從進化角度來看，細胞對力的即時反應是有意義的。“細胞必須能對環境做出快速反應，這樣它們才能存活下來。”
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