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蛋白质使DNA脱线因此细胞可以发挥独特的特性

生物学家一直想知道,复杂的生物体如何包含各种具有特殊功能的截然不同的细胞,即使所有这些细胞在基因上都是相同的。新的研究揭示了蛋白质,称为先驱转录因子,如何帮助打开关键基因,赋予细胞类型独特的特性和功能。

事实证明,这些先驱因素有助于解开紧紧缠绕的DNA线圈,以便可以读取基因的遗传图谱,并可以制造在生物过程中起作用的蛋白质。

关于果蝇的研究,“先驱样因子GAF与PBAP(SWI / SNF)和NURF(ISWI)共同调节转录”,已于12月10日发表在《基因与发展》杂志上。

第一作者,分子生物学教授约翰·里斯(John Lis)实验室的研究生朱利叶斯·贾德(Julius Judd)说:“我们非常了解先驱因子是什么以及它们的作用,但我们不知道它们是如何发挥作用的。”农业与生命科学学院的遗传学和遗传学。

在细胞核中,DNA结合在称为核小体的组蛋白的集合周围。Lis说:“ DNA包裹在其周围,因此DNA的背面难以识别,因为它与这些蛋白质抗衡。”

结果,读取用于制造蛋白质的DNA序列所需的转录因子和机制无法访问这些遗传密码。因此,基因以默认的“关闭”状态存在,直到可以访问DNA并可以读取代码为止。

在这项研究中,研究人员集中在果蝇中发现的一种可疑的先驱转录因子,称为GAGA因子(GAF)。Lis实验室的先前工作表明,GAF与靶基因结合并去除了核小体。它揭示了标记基因转录开始位置的DNA序列,称为启动子序列。

其他实验室的研究还表明,GAF在胚胎发育中起作用。研究人员有证据表明,GAF与称为重塑剂的两种不同的复合物相互作用,这些复合物催化从DNA中去除核小体的过程。所有这些证据使Lis,Judd及其同事相信GAF确实是一个先驱因素。

为了检验他们的假设,贾德进行了许多不同的全基因组检测以监测转录。染色质(假脱机DNA)转录的可及性;GAF绑定的位置;以及翻译成蛋白质的RNA的细胞水平。他们将这些分析应用于未处理的果蝇细胞和GAF耗尽的细胞。

研究表明,当GAF与靶基因结合时,它会募集一个称为PBAP的重塑剂,该重塑剂会去除这些核小体并创建一条可访问的DNA进行转录。此外,在某些基因上,紧接在启动子下游的核小体也需要移动。在那些情况下,GAF依赖于另一个称为NURF的重塑剂,以沿基因推挤第一个核小体,从而使转录机制更容易转录DNA。

利斯说:“我们发现了一个先锋因子,可以与两个重塑剂相互作用,并在转录过程的不同步骤起作用。这是特别新颖的东西。”

先前的证据已经确定了与酵母中的PBAP和NURF几乎相同的重塑复合物,并且有人建议这一过程发生在小鼠甚至哺乳动物中。贾德说:“我们认为这些改造者的工作方式受到了深深的保护,其结论具有广泛的适用性。”

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