LSD1是一種組蛋白去甲基酶，作用在組蛋白H3特異性賴氨酸殘基上從而改變?nèi)旧wDNA上基因轉(zhuǎn)錄。LSD1蛋白包含一個(gè)位于氨基末端的SWIRM結(jié)構(gòu)域、一個(gè)特殊的雙螺旋(coiled-coil)塔結(jié)構(gòu)和一個(gè)含F(xiàn)AD的胺氧化酶結(jié)構(gòu)域。

一個(gè)有缺陷的操作系統(tǒng)絕不是一件好事情。就像計(jì)算機(jī)一樣，我們的細(xì)胞依賴于操作系統(tǒng)促進(jìn)正常功能運(yùn)行?；虮磉_(dá)程序由我們的細(xì)胞依賴的軟件代碼組成，而且每種細(xì)胞類型由它自己的程序所控制。遭受破壞的程序能夠促發(fā)疾病。

細(xì)胞操作系統(tǒng)能夠被病毒、突變或當(dāng)細(xì)胞從一種類型變成另一種類型時(shí)產(chǎn)生的功能失常所破壞。不像計(jì)算機(jī)能夠使用一個(gè)操作系統(tǒng)作為全部存在，分化中細(xì)胞成熟---比如從干細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞或者肌細(xì)胞---時(shí)需要切換操作系統(tǒng)。簡(jiǎn)單而言，分化需要兩種關(guān)鍵性步驟：在初始操作系統(tǒng)中有活性的基因必須失活；新操作系統(tǒng)中的基因必須開(kāi)啟。如果這種轉(zhuǎn)換有瑕疵的話，過(guò)渡細(xì)胞(transitioning cell)可能發(fā)生死亡或者由一種導(dǎo)致疾病的程序驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生。

美國(guó)白頭山研究所科學(xué)家開(kāi)展的新研究揭示一種酶賴氨酸特異性去甲基酶1(lysine-specific demethylase 1, LSD1)在胚胎干細(xì)胞分化為其他細(xì)胞類型時(shí)發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。他們的研究結(jié)果在線發(fā)表在《自然》期刊上。

已知LSD1在發(fā)育上起著關(guān)鍵性作用，但是在操作系統(tǒng)切換時(shí)它在分化期間所起的關(guān)鍵作用人們知之甚少。

這篇論文的作者Steve Bilodeau是白頭山研究所成員Richard Young實(shí)驗(yàn)室的一名博士后研究員。他說(shuō)，“但是這項(xiàng)研究證實(shí)在之前細(xì)胞狀態(tài)中有活性的基因被關(guān)閉也是至關(guān)重要的。如果不能關(guān)閉，新細(xì)胞被破壞。”

通過(guò)研究細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變期間所發(fā)生的基因沉默，Bilodeau和這篇《自然》研究論文的共同作者Warren Whyte重新確定了LSD1的作用和描述了一種之前人們不知道的沉默基因的機(jī)制。

當(dāng)他們研究分化期間必須被關(guān)閉的胚胎干細(xì)胞操作系統(tǒng)基因時(shí)，Whyte和Bilodeau發(fā)現(xiàn)LSD1結(jié)合到干細(xì)胞基因增強(qiáng)子---一小段DNA片段，能夠被增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)的蛋白所結(jié)合。當(dāng)LSD1接收導(dǎo)致干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦臃只募?xì)胞狀態(tài)的信號(hào)時(shí)，它發(fā)揮作用并且沉默胚胎干細(xì)胞基因的增強(qiáng)子。當(dāng)它們的增強(qiáng)子不再起作用時(shí)，干細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄被沉默，從而關(guān)閉干細(xì)胞操作系統(tǒng)。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，該細(xì)胞的新操作系統(tǒng)其他機(jī)制被開(kāi)啟。

Whyte說(shuō)，“這揭示LSD1在細(xì)胞分化上所起的關(guān)鍵性功能。這種酶解除干細(xì)胞增強(qiáng)子的功能，因而允許新細(xì)胞完全在新操作系統(tǒng)參數(shù)內(nèi)發(fā)揮功能。”

盡管這項(xiàng)研究集中研究一種酶在正常細(xì)胞中所起的作用，但是Young看到更廣的應(yīng)用。LSD1是一種調(diào)節(jié)基因活性和染色體結(jié)構(gòu)的分子，因此關(guān)于LSD1的這些發(fā)現(xiàn)可能為相關(guān)調(diào)節(jié)物如何發(fā)揮功能提供啟示。而且，知道一種機(jī)制如何在正常細(xì)胞中起作用將為找出是什么導(dǎo)致異常細(xì)胞出錯(cuò)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Young說(shuō)，“這些新知識(shí)將為我們理解在諸如癌癥之類疾病中有缺陷的操作系統(tǒng)更進(jìn)一步。這可能給我們?cè)陂_(kāi)發(fā)治療這些疾病的藥物提供新視角。”

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