找到解開(kāi)DNA的蛋白質(zhì)
一種新方法允許研究人員系統(tǒng)地識(shí)別在細(xì)胞核內(nèi)解包DNA的特化蛋白質(zhì),使通常致密的DNA更易于進(jìn)行基因表達(dá)和其他功能。該方法由賓夕法尼亞州立大學(xué)的一組研究人員開(kāi)發(fā),并且這些蛋白質(zhì)的共同特征在7月12日在線發(fā)表在“分子細(xì)胞”雜志上的論文中有所描述。
“我們的基因組非常緊湊,這意味著存在可訪問(wèn)性問(wèn)題,”賓夕法尼亞州立大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)和物理學(xué)助理教授,該研究的高級(jí)作者盧柏說(shuō)。“各種蛋白質(zhì)需要獲取DNA以將其信息復(fù)制到最終用于制造蛋白質(zhì)的RNA中,但DNA被緊緊地包裹在稱為組蛋白的蛋白質(zhì)周?chē)缓蟊话b成稱為核小體的珠狀結(jié)構(gòu)。這些緊密堆積的核小體使其他蛋白質(zhì)難以結(jié)合。
“為了解決這個(gè)問(wèn)題,細(xì)胞使用我們所謂的'核小體移位因子'來(lái)侵入濃縮的DNA并將其打開(kāi)。在這項(xiàng)研究之前,我們?nèi)狈Y選這些因子并進(jìn)行評(píng)估的一般方法。”
核小體置換因子是一種特殊的轉(zhuǎn)錄因子,這種蛋白質(zhì)與短的特定DNA序列結(jié)合,稱為結(jié)合位點(diǎn)以控制基因表達(dá)。它們也被稱為動(dòng)物細(xì)胞的先驅(qū)因子。研究人員開(kāi)發(fā)了一種快速,廉價(jià)的“高通量”方法,根據(jù)其取代核小體的能力篩選和分類大量轉(zhuǎn)錄因子。該方法人工地將轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)整合到核小體中,并檢查哪些因子能夠減少核小體的存在。
研究人員確定了新的和以前已知的核小體置換因子。這些因子,特別是那些強(qiáng)烈耗盡核小體的因子,往往在細(xì)胞核中高度豐富,并與DNA緊密結(jié)合。
“我們認(rèn)為這些因素中的一些可以與核小體在物理上與DNA上的位置競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合,”Bai說(shuō)。“它們可以利用DNA復(fù)制過(guò)程,當(dāng)核小體被暫時(shí)中斷并因此釋放出一些DNA。因?yàn)榧?xì)胞中有這么多強(qiáng)核小體置換因子,它們立即跳到DNA上的結(jié)合位點(diǎn)并且他們拒絕分離。在此基礎(chǔ)上組裝核小體是很困難的。“
研究人員還發(fā)現(xiàn)了一些可以取代核小體的轉(zhuǎn)錄因子,而無(wú)需進(jìn)入DNA復(fù)制過(guò)程。
“盡管幾十年來(lái)我們已經(jīng)了解了其中的一些因素,但我們?nèi)匀粵](méi)有關(guān)于它們?nèi)绾喂ぷ鞯姆肿蛹?xì)節(jié),”白說(shuō)。“例如,未來(lái)我們希望研究這些蛋白質(zhì)的哪些特定部分對(duì)核小體移位很重要。”
除了鑒定一套新的核小體置換因子外,本研究還在相對(duì)簡(jiǎn)單的酵母系統(tǒng)中提供了這種篩選方法的概念證明。研究人員計(jì)劃將這種方法擴(kuò)展到更復(fù)雜的系統(tǒng),如哺乳動(dòng)物,以及不同的細(xì)胞類型和發(fā)育階段。
“先鋒因素與細(xì)胞分化為不同的特化細(xì)胞類型有關(guān),”Bai說(shuō)。“如果我們能夠確定細(xì)胞類型轉(zhuǎn)換中涉及的關(guān)鍵因素,我們最終可能能夠設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)錄因子的組合,以人為地指導(dǎo)細(xì)胞的命運(yùn)。至少,這是夢(mèng)想。”
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