基因调控与骨发育的新发现
患者的手指(掌骨)和脚趾(跖骨)较短，由于骨骼较短，生长受到限制。这种遗传性疾病被称为E型短指症(希腊语中指短指)。三年前，实验和临床研究中心(ECRC) Friedrich C. Luft教授研究小组的Philipp G. Maass博士，Charité医学院和柏林布赫的Max Delbrück分子医学中心(MDC)联合合作，发现了一种表观遗传机制，当调节失调时，会导致这种情况。现在，与西尔维亚博士Bähring (ECRC)，他能够展示这种表观遗传调节功能和影响骨骼和四肢的发展。此外，他还阐明了基因调控的新原理。
导致E型短指畸形(BDE)的基因是PTHLH(简称PTHLH)甲状旁腺激素类激素)，属于一类基因调节的发展软骨并确定后续的骨架结构．研究人员调查了两个患有BDE的家庭。患者表现为掌骨缩短，参与手和脚的形成，但无其他临床症状。
到目前为止，已知的短指畸形有十多种。手和脚的特征取决于病人的短指类型。有时，短指畸形可能与高血压、智力迟钝或其他有关医疗问题．
几个新发现
PTHLH基因位于46条染色体中的12号染色体上染色体的人类基因组．该基因在软骨发育和早期生活中对软骨有相当大的影响。然而，人们对该基因的调控知之甚少。现在，Maass博士、Bähring博士和Luft教授已经在12号染色体上发现了PTHLH基因的表观遗传调节因子，并在他们的研究过程中取得了一些新的发现。
首先，他们可以证明，基因调节器与同一染色体上的基因在很长的距离上相互作用(顺式)，它也能够调节其他染色体上的基因(反式)。因此，这种调节器的绕口令名称:通过DNA和非编码RNA起作用的顺式和跨染色体通信器(CISTR-ACT)。
其次，该团队表明，由于平衡易位，CISTR-ACT被放错了位置，因此调控因子不再能够正确地影响PTHLH功能。
第三，CISTR-ACT编码一种参与调控功能的所谓长链非编码RNA。这一发现包含了基因调控的新原理。表观遗传学是指在DNA基因序列没有改变的情况下发生的遗传机制。在这种形式的BDE中，编码基因的DNA序列的变化不会导致这种情况。
回到第一个发现，12号染色体上的表观遗传调控因子CISTR-ACT设法与基因PTHLH在2400万个碱基对的距离上接触。Maass博士解释说:“在同一条染色体上，基因调节器和基因之间的最大测量距离约为100万个碱基对。”此外，CISTR-ACT调控17号染色体上的另一个发育基因(SOX9)。“这一发现非同寻常，”马斯博士评论道。
这一规定是如何实现的?研究人员在染色质水平上找到了解决方案，其中染色体密集排列。“想象一下一个毛线球，不同的线在特定的点上相互接触。在这一点上你有基因，另一点代表基因调节器。Maass博士和Bähring博士解释说:“正是通过这种物理接触，CISTR-ACT在特定组织中非常精确地调节某些基因，如PTHLH。”因此，研究人员可以证明，巨大的染色体环在12号染色体上形成。此外，12号染色体上的表观遗传调控因子CISTR-ACT以某种方式能够与17号染色体上的目标SOX9接触。
不同染色体上的易位
此外，Maass博士和Bähring博士可以证明，由于涉及4号染色体的平衡易位，断点导致BDE患者，因此基因PTHLH在一个家族中转移到遥远的4号染色体，在另一个家族中转移到8号染色体。遗传学家所说的这种染色体重排或易位是可以遗传的，而且并不罕见。它们通常与癌症有关，其中它们是获得性的(体细胞突变)，也可能是先天性的(基因组)疾病。易位改变了基因组的结构。基因可以与它们的调控因子分离，并位于基因组的不同位置。
易位也影响基因表达，即蛋白质的产生，这些蛋白质建立并维持身体组织。Maass博士和Bähring博士发现，在他们的BDE患者中，这些易位将PTHLH基因与其调节因子CISTR-ACT分离，后者在软骨发育过程中降低了该基因的表达。这种情况导致在四肢发育过程中软骨细胞过早成熟，导致BDE患者的手或脚出现单一的短骨。
对基因调控教条的新见解
我们也可以扩大教条基因调控在单基因疾病中，也就是由单一基因引起的疾病，”马斯博士和Bähring博士解释道。直到最近，科学家们还认为，DNA调控因子居住在其目标附近，调节基因。
柏林的研究人员还表明，CISTR-ACT不仅可以作为dna调节因子，还可以编码长链非编码RNA (lncRNA)。最近，研究人员开始研究这些lncRNA，因为它们似乎在器官发育中发挥着重要作用。与蛋白质编码基因相反，这些lncRNA不产生蛋白质，而是以表观遗传方式发挥其功能。lncrna由其长度(大于200个核苷酸)来区分。通常，lncrna编码在许多外显子中，分布在较大的基因间DNA区域。lncrna有多种不同的功能，包括调节DNA代谢、染色质结构和基因表达。
