研究表明基因轉錄機制限制DNA運動
日本的研究人員發(fā)現,當人類基因活躍時,人體細胞內的DNA就會減少。該研究將于3月1日發(fā)表在“細胞生物學雜志”上,該研究表明RNA聚合酶II(RNAPII)是從活性基因產生信使RNA分子所需的關鍵酶 - 通過將DNA組織成一個網絡來限制DNA的運動?;ヂ?lián)域名。
為了適應細胞核,DNA被組織成染色質,其中DNA鏈纏繞在組蛋白質組周圍,如線軸周圍的線,形成稱為核小體的結構。然后可以將核小體折疊成更緊湊的結構。然而,當基因被激活時,其染色質被認為是開放的,同時變得更具活動性和動態(tài)性,因此RNAPII可以將基因轉錄成信使RNA。
因此,日本三島國立遺傳學研究所的Kazuhiro Maeshima及其同事發(fā)現,當RNAPII和基因轉錄被抑制時,人體細胞中的染色質變得更具活動性,因此感到驚訝。
Maeshima的小組使用高分辨率顯微鏡技術,使他們能夠跟蹤活細胞內個體核小體的運動。當研究人員從細胞中去除RNAPII或添加抑制酶的藥物時,基因組中的核小體顯然變得更加動態(tài),這表明RNAPII通常會限制全球染色質的運動。
當細胞進入稱為靜止的休眠狀態(tài)或其DNA被紫外線損傷時,RNAPII和基因轉錄活性自然降低。因此,Maeshima及其同事發(fā)現染色質在靜止或紫外線照射的細胞中更具活力。研究人員推測,當靜息細胞重新激活時,這些增加的運動可能有助于染色質募集修復DNA或重新啟動基因轉錄所需的因子。
但是,在任何特定時刻,RNAPII只轉錄基因組的一小部分,基因轉錄如何影響染色質的全球流動性?基于計算機模擬,Maeshima及其同事提出,RNAPII簇和相關因子可以結合并連接遠處的染色質區(qū)域,在有組織的網絡中將它們連接在一起。當RNAPII失活,分解網絡并使染色質變得更具活動性時,這些連接就會丟失。
“我們的成像和計算模擬結果表明,染色質通過轉錄活性RNAPII的松散連接進行全局穩(wěn)定,”Maeshima說。“我們的模型與含有RNAPII的穩(wěn)定轉錄工廠的經典理念相兼容,以及最近報道RNAPII和其他因子經歷相分離過程以在細胞核內形成動態(tài)團簇。”
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