基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄調(diào)控新機(jī)制
日期：2011-03-08 11:23:03
基因表達(dá)是指某些基因不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生出各種蛋白質(zhì)的過(guò)程，對(duì)這個(gè)過(guò)程的調(diào)節(jié)即為基因表達(dá)調(diào)控。每個(gè)細(xì)胞都有一套完整的基因調(diào)控系統(tǒng)，使各種蛋白質(zhì)只有在需要時(shí)才被合成，這樣就能使生物適應(yīng)多變的環(huán)境，防止生命活動(dòng)中的浪費(fèi)現(xiàn)象和有害后果的發(fā)生，保持體內(nèi)代謝過(guò)程的正常狀態(tài)。近年來(lái)科學(xué)家們對(duì)于基因表達(dá)調(diào)控的研究主要集中在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控、mRNA加工、成熟水平上的調(diào)控以及翻譯水平上的調(diào)控三個(gè)方面。在新研究中Levin和他的博士后工作人員Ki-Young Kim在酵母模型系統(tǒng)中針對(duì)RNA聚合酶招募至基因調(diào)控區(qū)——啟動(dòng)子過(guò)程中轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控進(jìn)行了深入研究。
Levin發(fā)現(xiàn)某些基因僅當(dāng)處在一定的壓力的條件下才會(huì)表達(dá)，而在正常情況下則通過(guò)一個(gè)稱之為轉(zhuǎn)錄衰減的過(guò)程保持沉默狀態(tài)。在轉(zhuǎn)錄衰減過(guò)程中，RNA聚合酶首先啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，然而當(dāng)一種終止復(fù)合物結(jié)合到聚合酶上時(shí)，轉(zhuǎn)錄提前終止。這種衰減作用通常發(fā)生在細(xì)菌中，一直以來(lái)科學(xué)家們都不確定在真核生物中是否有相同的機(jī)制。
“當(dāng)對(duì)一種誘導(dǎo)的壓力信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)時(shí)，必須克服衰減作用靶基因才能表達(dá)，”Levin說(shuō)“我們的研究結(jié)果表明在這種情況下激活的轉(zhuǎn)錄因子Mpk1可發(fā)揮雙重職能。首先它負(fù)責(zé)將RNA聚合酶招募到啟動(dòng)子，而當(dāng)Mpk1結(jié)合到轉(zhuǎn)錄聚合酶上時(shí)就可阻斷終止復(fù)合物的結(jié)合。”
此外，Levin和Kim還證實(shí)這種衰減機(jī)制在人類具有進(jìn)化保守型。“這些研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于探究人類細(xì)胞中的相關(guān)機(jī)制具有廣泛的意義，”Levin說(shuō)：“我們證實(shí)當(dāng)關(guān)鍵的酵母蛋白被人類相似蛋白替代時(shí)，它們可通過(guò)影響相同的相互作用對(duì)衰減進(jìn)行調(diào)控。”
釀酒酵母是人類第一個(gè)完成基因組測(cè)序的真核生物，釀酒酵母基因組包含大約1200萬(wàn)堿基對(duì)，分為16組染色體，共有6275個(gè)基因，其中可能約有5800個(gè)基因真正具有功能。科學(xué)家們估計(jì)酵母基因中約有23%與人類同源。例如，在人類一種稱為Senataxin的蛋白與酵母的終止復(fù)合物具有很高的同源性，是導(dǎo)致肌萎縮側(cè)索硬化（ALS）和共濟(jì)失調(diào)兩種神經(jīng)肌肉退行性疾病的重要原因。
Levin認(rèn)為轉(zhuǎn)錄衰減事實(shí)上是一種普遍存在的現(xiàn)象。“大約10%的酵母基因都處于衰減控制下，這表明這一現(xiàn)象可能在人類中也很普遍，”Levin.說(shuō)：“現(xiàn)在我們知道轉(zhuǎn)錄衰減在真核細(xì)胞中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，并且是一個(gè)受到嚴(yán)格調(diào)控的過(guò)程。新研究發(fā)現(xiàn)為我們找到基因沉默治療的新途徑開(kāi)啟了大門(mén)。”
