Cell：信號傳導比你想象的更復雜
日期：2016-08-29 08:59:24
大自然的做事方式遠比我們想象的要復雜，Duke大學的科學家們在研究基因活化的時候深刻認識到了這一點。他們將自己的發現發表在八月二十五日的Cell雜志上。
糖皮質激素的信號傳導系統是人類應激反應的一部分，也是一些常用抗炎癥藥物的基礎，具有重要的生物醫學意義。糖皮質激素受體（GR）在人類基因組上有上萬個結合位點，但它只調控數百個基因的表達。
Duke大學的研究人員希望通過DNA測序和高通量分析來解決這個奇怪的問題。他們對人類肺細胞進行研究，檢測了所有GR結合位點的糖皮質激素響應活性。令人驚訝的是，似乎只有13%的GR結合位點做出了響應，這些位點被稱為直接應答位點。沒有做出響應的GR結合位點簇集在直接應答位點的周圍。
進一步研究表明，直接應答位點在信號傳導方面并不都那么強。其他結合位點（87%）也不全是廢物，Duke大學的助理教授Tim Reddy補充道。或者應當這樣說，這兩類位點共同起作用，放大糖皮質激素的信號。研究人員指出，當直接結合位點與其他結合位點聚集在一起的時候，激素信號比之前大了100倍。他們相信，這種組織形式也存在于其他激素的信號傳導系統。進一步了解這些位點協同工作的機制，可以幫助人們開發只作用于靶細胞的治療藥物。
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。
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）。
我們知道，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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