新项目旨在研究分子以了解为什么你就是你

大多数人都知道 DNA，即我们的遗传物质，在我们的发育、外观和疾病易感性方面发挥着至关重要的作用。这种 DNA 存在于我们的每一个细胞中并且保持不变;当细胞分裂以更新自身时，它会复制其 DNA 的精确副本。但如果每个细胞一开始都具有相同的 DNA，为什么所有细胞的发育方式不同呢?

这是科学上所说的一个非常好的问题，近年来，许多科学家将注意力转向了表观遗传学;也就是说，外部因素如何在更短或更长的时间内改变细胞内原本不可改变的基因的表达。

这些因素可以是我们吃什么，我们如何锻炼，或者我们如何变老。一些研究人员还认为，表观遗传变化可以从父母遗传给未出生的孩子，本质上是对孩子进行编码，以适应父母生活的环境。一些研究人员进一步认为，心理影响，例如父母的压力和创伤，可以影响孩子的健康。导致未出生孩子的表观遗传变化，例如应激激素水平升高。

表观遗传变化不是永久性的，可以逆转。

分子构成所有生命的基础

- 所有生命的核心都是分子。因此，生物体在分子水平上对影响做出反应的想法是合乎逻辑的。“我是一名化学家，我对当特定表观遗传修饰影响基因时在分子水平上发生的情况感兴趣，”Jasmin Mecinovic 说。

表观遗传影响——无论是自然有意为之还是由环境因素触发——都会引发每个细胞核内 DNA 周围某些结构的化学变化。这些蛋白质结构称为组蛋白，它们的主要功能是提供一个框架，两米长的 DNA 链可以围绕该框架盘绕。

但它们也有一条隐喻性的尾巴，延伸到 DNA 之外。酶可以在这条尾巴上附着或去除小的化学基团。当酶这样做时，它会通过组蛋白向细胞核发送信号，其中的某些基因应该被打开或关闭。

基因组是生物体的全部遗传物质，包含大量信息 - 大多数人可能听说过碱基 A、C、G 和 T，它们可以通过无数种方式连接在两条 DNA 链之间。每个连接都会产生一个独特的基因，而该基因又决定了生物体中细胞的功能。简单来说，这些碱基的组成决定了头发颜色、用手习惯或额外脚趾发育等特征。

- 人类基因组至少包含 20,000 个基因，所以让我们将其比作一本 20,000 页的书：它包含大量信息，但并非所有内容同时发挥作用。假设我们都有那本书的副本。我在第 10 页打开它，你在第 100 页打开它。我们从同一来源获得两条不同的信息。这就是基因的运作方式;并非所有内容始终都可以访问，只有特定部分被激活。Jasmin Mecinovic 解释说，这种激活可以由在组蛋白上附着、去除或识别小化学标签的蛋白质触发。

酶如何以及在何处将化学基团附着在组蛋白上，以及这些变化如何控制基因表达，是研究人员在过去 30 年里才有机会探索的一个巨大谜题。这些变化是如此之小，以至于需要极其先进的化学工具来观察组蛋白的世界。

用意大利面条般的手臂四处飘扬

出于同样的原因，研究人员主要关注 DNA 链盘绕的四个核心组蛋白。但还有第五种组蛋白，称为连接子 H1，它非常难以控制，以至于直到最近，还不可能使用现有技术进行研究。

- 想象一下，这种组蛋白有意大利面条般的手臂，不断地四处飘动，因此很难拍摄它的照片;就像你拍照时我挥手，照片就会变得模糊一样。但这种组蛋白存在于人类和其他复杂的生命形式中，因此它必须发挥重要的功能，这就是我想要研究的内容，”Jasmin Mecinovic 说。

这个新项目的核心任务之一是开发化学方法来揭示不规则的 H1 组蛋白表观遗传角落发生的情况。

引起疾病

与其他组蛋白一样，H1 也有一条延伸到 DNA 之外的尾巴。酶还可以对其进行修饰，通过连接组蛋白修饰细胞核中的基因。

- 因此，另一个核心任务是尝试构建 H1 组蛋白，我们可以对其进行专门修改，使其看起来像天然 H1，以便了解它对与组蛋白、表观遗传蛋白和 DNA 的相互作用产生什么影响，Jasmin Mecinovic 解释道。

研究 H1 组蛋白如何在分子水平上与其他生物分子相互作用是基础化学研究。然而，这也是与疾病和医学相关的研究，因为组蛋白会导致基因的不良激活或抑制，从而导致某些癌症和自身免疫性疾病(如类风湿关节炎、狼疮、1 型糖尿病和多发性硬化症)等疾病。