小鼠细胞研究表明，纠正DNA紊乱可以帮助诊断和治疗罕见的遗传疾病

两种被称为层蛋白A和层蛋白C的核蛋白都有助于保持DNA的组织，但新的研究表明，它们可能独立地影响疾病的发展。

了解DNA组织如何影响身体，可以揭示由层蛋白和其他核膜蛋白突变引起的遗传疾病的新的诊断和治疗方法。

在对实验室培养的老鼠细胞进行的一项研究中，约翰霍普金斯医学院的研究人员表示，他们发现了一种蛋白质，这种蛋白质有助于在细胞的“指挥中心”——细胞核——表面下形成一个结构网络，它是确保细胞内DNA保持有序的关键。新的实验区分蛋白质的作用,称为核纤层蛋白C,揭示它的实用性在诊断和治疗各种遗传病与DNA瓦解,如快速老化疾病称为早衰症,肌肉萎缩症和心脏疾病相关的基因突变在这些和相关的蛋白质。“这些发现的影响可能超出已知的层蛋白病，因为层蛋白C似乎对基因组组织普遍很重要。约翰霍普金斯大学医学院生物化学助理教授Karen Reddy博士说:“目前我们还不知道lamin C在其他基因组失调疾病中的表现如何。”

她继续说:“许多人都熟悉基因突变或遗传密码错误导致遗传疾病的观点。然而，高度紊乱的基因在致病方面的影响可能与突变一样大。”

雷迪指出，基因测试通常不考虑DNA是如何组织的，而这可能是理解遗传疾病的重要基础。雷迪和她的研究团队在11月14日的《基因组生物学》杂志上发表了他们的研究结果。

每个人类细胞的细胞核都包裹着大约6英尺(约1.6米)的紧密盘绕的DNA，这些DNA保存着身体中每个结构和功能的遗传指令。为了保持细胞工作，这些DNA线必须被组织成可用的部分。附着在细胞核表面的层蛋白通过抓住DNA片段，使它们保持分离和整齐来实现这一目的。

雷迪说:“层压板创造的每个隔间就像厨房用具的抽屉，让刀、叉和勺子容易拿取，以及更少使用的物品，如餐具等，在需要之前都放在一边。”

为了更好地理解核纤层蛋白如何影响细胞如何使用和组织其DNA, Reddy和她的团队使用荧光染料遵循三种类型的核纤层蛋白蛋白质- B和C -通过细胞分裂,当一个细胞的DNA复制分裂两个后代细胞之间。雷迪说，虽然在以前的研究中很容易区分层蛋白B，但层蛋白A和层蛋白C历来被视为重复蛋白质，因为它们是由相同的基因产生的。然而，越来越多的证据表明A型和C型层板具有明显的作用。排序,Reddy的研究小组转基因小鼠胚胎细胞移除创建核纤层蛋白B基因或基因既包含核纤层蛋白A和c,然后研究人员用显微镜看核纤层蛋白的行为以及细胞的核DNA保持分裂组织。

研究小组发现，缺乏层蛋白B的细胞的细胞核DNA看起来与正常细胞分裂时的细胞核DNA几乎相同，这意味着层蛋白B可能不是细胞分裂后DNA重组的关键。然而，在缺乏层板A和C的细胞中，细胞核DNA不能整齐地重组，与细胞核内正常的间隔区纠缠在一起，无法分类。

“它看起来像有一个吵闹的聚会通常在组织良好的厨房,“Reddy说的细胞缺乏核纤层蛋白a和c,“事情并不在他们的地方和活跃的和不活跃的DNA链的混合和分离核纤层蛋白在细胞核的边缘。”

接下来，研究人员使用一系列专门的化学试剂使老鼠细胞中的层蛋白a或层蛋白C失效，使他们能够独立测试每种蛋白质。

没有层蛋白A的细胞在细胞分裂后似乎能像正常细胞一样有效地重组。然而，在没有层蛋白C的细胞中，细胞核DNA组织再次陷入混乱。

雷迪说，这种区别的一个原因是细胞分裂中的层蛋白C的行为。她的团队发现，虽然层板A和B迅速结合到新形成的细胞核表面，并开始抓取DNA片段，但层板C仍然分散在细胞核各处，并保留着一种叫做磷酸化的特殊分子标签。研究人员认为，这表明这种修饰过的层蛋白C有助于在重组过程中引导DNA就位。一旦DNA被组织起来，层板C就失去了它的分子标签，并与细胞核边缘的其他层板相关联。

雷迪说:“不同的层蛋白和DNA有一种精巧的编舞，使它们达到应有的状态。

这些发现表明，可以开发新的检测方法来区分层蛋白A和C，在筛查涉及层蛋白或核边缘其他蛋白的某些遗传疾病时，应该考虑这种方法。

编码层蛋白A和C的基因与遗传疾病有关，包括三种形式的肌肉营养不良:家族性部分脂肪营养不良，导致脂肪组织分布异常;早衰症;以及几种心肌疾病。

研究人员指出，这些结果提出了几个新的问题，包括层板在发育过程中组织和调节DNA的作用。该团队希望确定当一种特定类型的层蛋白发生突变或中断时，层蛋白和基因组是如何表现的，因为在不同形式的层蛋白之间似乎存在一些相互作用。他们还计划研究控制层蛋白(尤其是层蛋白C)的细胞通路，以进一步区分其在控制DNA中的作用。