北卡罗来纳州教堂山——我们身体中的每个细胞都需要一个燃料来源来生长和分裂以维持生命。大多数细胞更喜欢含高能量糖的燃料来源，但很多时候我们的细胞发现自己供不应求，必须寻找其他能量来源来维持基本功能以维持生命。随着大多数生物体经历盛宴和饥荒，细胞已经进化出对不断变化的营养环境做出快速反应的方式。UNC 医学院生物化学和生物物理学系临时主席Brian Strahl 博士的实验室揭示了细胞如何做到这一点的更多细节，深入了解细胞表观遗传学影响生物学和疾病的基本方式。
这项发表在Genes & Development 上的研究对癌症研究具有重要意义，因为它解释了细胞如何在没有高能量来源的情况下转录基因的悖论的一部分，这种情况在癌症中出现并且多年来一直困扰着研究人员。
在细胞拥有大量能量的情况下，生物体会产生高能分子，为细胞的生长和分裂提供燃料。事实上，癌细胞的一个特性是获得大量的糖来养活癌症的生长。相比之下，当细胞耗尽这些“首选”能源时，它们会转向其他方式(或代谢系统)来创造能量以维持生命。与节食的情况一样，细胞会在禁食时分解脂肪。细胞能够很好地应对不断变化的营养环境。
“但细胞如何适应这些变化并启动其专门的基因表达程序以处理细胞在营养通量下创造的新工作是该领域的一大谜团，”该论文的高级作者兼 Oliver Smithies 研究员 Strahl 说。在 UNC-教堂山。为了研究细胞是如何做到这一点的，Strahl 的实验室应用了一种专门的实验室系统，使它们能够在一个可以精确控制可用能源的腔室中培养一种天然存在的酵母。通过这样做，他们能够迫使酵母经历他们可以轻松研究的盛宴和饥荒的波浪。盛宴和饥荒的浪潮导致代谢变化的浪潮，这使研究人员能够检查基因水平上发生的事情的细节。
所有细胞都具有相同的遗传信息或生命蓝图，但以不同的方式使用这些信息来创造特殊的功能——例如，创造不同的细胞类型或组织——甚至处理环境的变化，如能量通量。数十年的研究表明，在基因组蓝图中激活不同基因的方式是通过向包裹我们 DNA 的称为组蛋白的蛋白质添加少量化学物质(或分子标签)。化学信号或标签有助于推动 DNA “打开”并打开基因或“关闭”并关闭基因。然而，人们对营养物质的变化如何有效地与基因组“对话”以指示基因表达的变化知之甚少。
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