顛覆傳統認知，表觀遺傳學之謎

　　盡管大多數生物體都是利用基因組上的甲基標記來監控基因表達，淡水原生動物Oxytricha trifallax卻利用這些標記踢走了垃圾DNA(95%的基因組序列)。這一研究發現駁斥了以往研究做出的通常攜帶四個細胞核的單細胞纖毛蟲無甲基化DNA的結論。

　　論文的第一作者、普林斯頓大學的博士后研究人員John R. Bracht, 說“因為以前從未有過報道，發現這里存在甲基化作用真是令人感到驚訝。在上世紀八九十年代大量的研究試圖尋找它但卻并未能找到。有趣的是你會在人類發現完全相同的修飾。但它可能發揮了不同的作用。”

　　普林斯頓大學進化遺傳學家、資深作者Laura Landweber 說Oxytricha具有特別奇特的生命周期，每個生物體都包含有兩種類型的細胞核：一種生殖系微核中裝著全部的基因組，但卻是轉錄沉默的;轉錄活躍的巨核中僅包含5%的基因組。Oxytricha通常攜帶著四個細胞核，每種類型兩個。

　　更為離奇的是這種生物體的交配方式。當一個細胞營養充足時，它將進行無性繁殖，不斷地有新細胞出芽。但如果Oxytricha耗盡了食物，它就會通過與其他Oxytricha交換DNA來進行“交配”。這種行為不會產生后代。相反，細胞的兩個微核通過減數分裂形成了八個單倍體核，與其他的 protozoan進行兩兩交換。這種外源的單倍體核隨后與剩余6個單倍體核中的一個融合成為二倍體，剩余的細胞核(包括兩個巨核)被破壞。新的二倍體微核隨后經有絲分裂生成新的巨核和微核。

　　一旦細胞恢復正常的細胞核數量(兩個微核和兩個巨核)，它將向新巨核(負責生成所有細胞蛋白)下達指示，快速除去95%的遺傳信息。 Landweber 說：“在Oxytricha中，具有這一獨特的基因調控特征。為了關閉一個基因，它不只是關閉它，而是扔掉它。但它是如何做到的確實是一個謎題。”

　　盡管從前的研究沒有在Oxytricha基因組中發現任何的甲基化，Bracht預感它仍有可能存在并與DNA清除相關，這意味著時間是至關重要的。“我知道以往的報告，但我采用了更為敏感的技術，并在適當的時間進行了觀察，”他說。

　　他將焦點放在了交配周期上，在它們獲得新的細胞核后不久Bracht讓細胞停下來。他用發光的甲基化特異性標記處理細胞，看到了兩種細胞核類型閃光。他用質譜法追蹤證實了甲基標記的定位，發現它們似乎只在最終被清除的垃圾DNA中。這一發現表明Oxytricha利用了甲基化來標記新核中它想排除的DNA

　　漢密爾頓學院纖毛蟲研究人員Wei-Jen Chang 說：“這是一個里程碑，進一步地推動了該領域。”盡管他對于在這一基因組中存在甲基化作用感到的吃驚程度不及Bracht，但他表示有人能夠弄明白真是太偉大了。

　　但現在還有許多的問題尚待解答，包括甲基標記是如何導致DNA從細胞核中清除的。此外，目前還不清楚Oxytricha首先是如何將甲基團添加到DNA上的。纖毛蟲的基因組序列與編碼甲基轉移酶的基因缺乏任何明顯的同源性。

　　Landweber說：“考慮到Oxytricha所利用的獨特的遺傳和生物學策略，我們要保持開放的心態，有可能是一種新的途徑Oxytricha借助它來甲基化DNA。但是，我要謹慎地指出它并沒有甲基轉移酶。但還沒發現，并不意味著它沒有。”

　　Chang表示同意：“我猜我們錯失了它，或是基因組計劃沒有找到這些片段或是由于某種原因沒有檢測到。但另一種的機制將是很有趣的。”