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新发现的转录因子工作方式

   

Binding of Atf1 and Rst2 on the chromatin.

    

转录因子Atf1和Rst2帮助彼此稳定,并结合到染色质结构的开放片段上。正如团队的实验所证明的那样,它们相距仅45个碱基对的距离是产生这种效果的关键。

资料来源:东京城市大学

东京城市大学的科学家们发现了一种独特的机制,在分裂酵母中,两个转录因子稳定了彼此与DNA的结合。他们发现,当Atf1和Rst2足够接近时,它们可以帮助彼此稳定地结合。它们都有助于转录一种处理葡萄糖贫乏环境的基因,但属于完全独立的激活途径。像这样的新见解可以帮助科学家对抗癌症。

流行的DNA螺旋图是一长串缠绕的分子线,包含了创造和维持生命所需的所有信息。不太为人所知的是它是如何被整齐地包装和储存在细胞内的:DNA缠绕在一种被称为组蛋白的蛋白质结构上,形成一种被称为染色质的优雅、紧密排列的结构。为了使分子过程真正使用这些信息,染色质“打开”,使DNA可以被转录因子结合,转录因子是帮助将碱基对(或“字母”)组成的DNA序列翻译成信使RNA (mRNA)的蛋白质。这个信使rna最终被核糖体读取,并根据原始蓝图产生蛋白质。

转录因子(TF)如何与染色质结合一直是生物医学研究的重点。例如,许多癌症的起源可以追溯到这个过程出错的时候。由东京都大学的Kouji Hirota教授领导的一个团队一直在通过观察一种更简单的生物——裂变酵母来研究这一过程,重点是它如何对环境的变化做出反应。现在,他们已经成功地瞥见了酵母细胞中转录作用的独特机制,以应对周围环境中葡萄糖的缺乏。

当酵母细胞饥饿时,我们知道fbp1基因的转录被两个转录因子(Atf1和Rst2)大规模激活。研究小组深入研究了这一过程,发现这两种激活不仅对fbp1的功能至关重要,而且它们实际上有助于彼此稳定。他们能够明确地表明,这在很大程度上归功于这些位点的距离,通常只有45个碱基对的距离。当额外长度的DNA被引入到位点之间时,转录因子突然不能相互帮助,染色质关闭,两个因子都没有结合。它们沿着螺旋扭曲槽的相对方向也被证明是至关重要的。重要的是,这种效应被证明足以抵消Tup11和Tup12的作用,这是帮助破坏独立转录因子与染色质随机结合的辅抑制因子。所有这些都表明,这种互惠关系不仅有助于TF成功地绑定,而且还防止任何一方自己绑定。

奇怪的是,这些TF是由完全独立的化学途径激活的。因此,该团队发现的过程将这些路线整合成一个信号“枢纽”。虽然这只是一个复杂的生化难题中的一小部分,但这一发现有助于突出一个未被重视的机制,即不同的转录因子相互作用并有效地将通路整合在一起。研究小组希望这一新发现能有助于对抗癌症和其他相关疾病。

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Nucleic Acids Research

DOI

10.1093/nar/gkab758 


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