Science里程碑成果揭示转录奥秘

来源：生物通   发布者：张荐辕   日期：2016-06-15  

随着细胞类型或发育阶段的改变，细胞会启动相应基因的转录，读取DNA蕴含的遗传信息。Rutgers大学的科学家们在Science杂志上发表了一项具有里程碑意义的研究成果，首次阐明了特异性转录激活的结构基础，描述了转录激活蛋白与RNA聚合酶的相互作用。 研究显示，转录激活蛋白结合靶基因前面的特定DNA序列，与RNA聚合酶形成魔术贴（Velcro）那样的相互作用，稳定RNA聚合酶与DNA的接触。转录激活蛋白与RNA聚合酶的互作可以分为两个部分，首先转录激活蛋白帮助RNA聚合酶结合DNA双螺旋，随后转录激活蛋白帮助RNA聚合酶解开DNA双螺旋，起始靶基因的转录。 转录是细胞从DNA读取遗传信息的第一步。“明确基因特异性转录激活复合体的分子结构，这是研究者们近四十年来追求的目标，”这篇文章的通讯作者Richard H. Ebright教授指出。这项研究首次展现了特异性转录激活的完整分子图像，为理解基因激活奠定了重要的基础，可以帮助人们进一步探索转录的奥秘。 高表达基因以随机爆发的形式转录，这个现象也被称为转录爆发（Transcriptional bursting）。但人们一直不清楚这种现象是如何发生的。为了在细菌中研究转录爆发的具体机制，哈佛大学和北京大学生物动态光学成像中心的研究人员开发了一个高通量的单分子分析技术，对各DNA模板的体外转录进行了跟踪研究。这项研究发表在Cell杂志上，文章的通讯作者是著名学者谢晓亮教授（X. Sunney Xie）。（更多信息请参见：北大谢晓亮教授Cell发表最新成果） 科学家们近来发现，细胞不仅会读取基因，也会读取许多调控元件并将其转录为RNA。Nature Genetics杂志发表的一项研究显示，基因和调控元件的读取过程一开始非常相似，主要差异在于RNA产物的长度和稳定性。基因生成的RNA长而稳定，能够保证蛋白质合成。调控序列生成的RNA短而且不稳定，很快会被细胞清除。（更多信息请参见：Nature Genetics：基因组其实是这样转录的） 我们都知道，就算在同等条件下培养基因相同的细胞，它们的行为方式也不会完全一致。过去人们普遍认为，随机分子过程（被称为随机噪音）是造成细胞差异的主要原因。苏黎世大学的一项重大发现对这一理论提出了挑战。这项发表在Cell杂志上的研究指出，人类细胞中细胞核与细胞质的空间分隔，形成了某种被动过滤器。这种过滤器抑制了随机噪音，使人类细胞能够精确调控单个基因的活性。

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