Science里程碑成果揭示轉錄奧秘
日期：2016-06-13 08:48:59
隨著細胞類型或發育階段的改變，細胞會啟動相應基因的轉錄，讀取DNA蘊含的遺傳信息。Rutgers大學的科學家們在Science雜志上發表了一項具有里程碑意義的研究成果，首次闡明了特異性轉錄激活的結構基礎，描述了轉錄激活蛋白與RNA聚合酶的相互作用。
研究顯示，轉錄激活蛋白結合靶基因前面的特定DNA序列，與RNA聚合酶形成魔術貼（Velcro）那樣的相互作用，穩定RNA聚合酶與DNA的接觸。轉錄激活蛋白與RNA聚合酶的互作可以分為兩個部分，首先轉錄激活蛋白幫助RNA聚合酶結合DNA雙螺旋，隨后轉錄激活蛋白幫助RNA聚合酶解開DNA雙螺旋，起始靶基因的轉錄。
轉錄是細胞從DNA讀取遺傳信息的第一步。“明確基因特異性轉錄激活復合體的分子結構，這是研究者們近四十年來追求的目標，”這篇文章的通訊作者Richard H. Ebright教授指出。這項研究首次展現了特異性轉錄激活的完整分子圖像，為理解基因激活奠定了重要的基礎，可以幫助人們進一步探索轉錄的奧秘。
高表達基因以隨機爆發的形式轉錄，這個現象也被稱為轉錄爆發（Transcriptional bursting）。但人們一直不清楚這種現象是如何發生的。為了在細菌中研究轉錄爆發的具體機制，哈佛大學和北京大學生物動態光學成像中心的研究人員開發了一個高通量的單分子分析技術，對各DNA模板的體外轉錄進行了跟蹤研究。這項研究發表在Cell雜志上，文章的通訊作者是著名學者謝曉亮教授（X. Sunney Xie）。
科學家們近來發現，細胞不僅會讀取基因，也會讀取許多調控元件并將其轉錄為RNA。Nature Genetics雜志發表的一項研究顯示，基因和調控元件的讀取過程一開始非常相似，主要差異在于RNA產物的長度和穩定性。基因生成的RNA長而穩定，能夠保證蛋白質合成。調控序列生成的RNA短而且不穩定，很快會被細胞清除。
我們都知道，就算在同等條件下培養基因相同的細胞，它們的行為方式也不會完全一致。過去人們普遍認為，隨機分子過程（被稱為隨機噪音）是造成細胞差異的主要原因。蘇黎世大學的一項重大發現對這一理論提出了挑戰。這項發表在Cell雜志上的研究指出，人類細胞中細胞核與細胞質的空間分隔，形成了某種被動過濾器。這種過濾器抑制了隨機噪音，使人類細胞能夠精確調控單個基因的活性。
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