基因調控如何“未雨綢繆”？

　　中國科學院生物物理研究所研究員朱冰與副研究員熊俊合作，系統闡述了細胞如何通過表觀遺傳機制“預設”基因表達狀態，從而影響未來的基因激活效率與反應速度。相關論文近日發表于《遺傳學年度回顧》。

　　在多細胞生物體中，幾乎所有細胞雖擁有相同的DNA，卻能對同一信號作出差異化反應。近年來的前沿成果發現，細胞會根據過往信號暴露“未雨綢繆”地調控未來的基因表達潛能，而關鍵正是表觀遺傳調控。傳統觀點認為，表觀遺傳的作用是維持基因開啟或關閉，而近年來的研究揭示：細胞不僅維持穩態，還能主動建立“表觀遺傳屏障”，調控未來信號下基因的響應節奏與強度。

　　該綜述系統總結了4種核心的表觀遺傳準備機制：

　　（1）預激活，細胞提前降低特定基因的“激活門檻”，使其處于一種“蓄勢待發”的狀態，以便在接收到發育或環境信號時能夠快速高效地開啟;

　　（2）預約束，與“預激活”相反，這是一種“韁繩”機制，通過維持一個相對較高的激活屏障，幫助這些基因維持在“戒急緩發”的狀態，防止過早或過度表達，從而確保基因表達的精確性和適度性;

　　（3）轉錄記憶，細胞能夠“記住”過去的基因激活事件，當再次遇到相同或相似的刺激時，擁有“記憶”的基因會以更快、更強的力度做出反應，這種機制是細胞適應反復出現的環境變化的關鍵;

　　（4）轉錄耐受，在某些情況下，初次強烈的信號刺激反而會提高基因的激活屏障，導致其在后續刺激中反應減弱甚至沉默，這種負反饋機制對于防止如過度炎癥反應等造成的組織損傷至關重要。

　　該綜述進一步梳理了這些準備過程背后的分子機理，提出了一個完整的表觀遺傳準備的工作模型，圍繞基因的選擇性、“準備狀態”跨越細胞分裂穩定繼承的機制，以及細胞動態調控表觀遺傳屏障的關鍵策略等關鍵問題展開了深入討論，并為未來的研究方向及發育異常、自身免疫性疾病和癌癥的干預提供了全新的思路。

　　該團隊得到國家自然科學基金委、中國科學技術協會和新基石研究員項目的支持。