被稱為轉(zhuǎn)錄因子的物質(zhì)通常決定細(xì)胞是如何發(fā)育的，以及它產(chǎn)生的蛋白質(zhì)和數(shù)量。轉(zhuǎn)錄因子與DNA的一部分結(jié)合并控制該部分中基因的激活程度?？茖W(xué)家此前曾假設(shè)基因活性受結(jié)合強(qiáng)度和結(jié)合位點(diǎn)與基因的接近程度的控制。柏林馬克斯普朗克分子遺傳研究所的研究人員現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的DNA片段可以呈現(xiàn)出各種空間排列。結(jié)果，它改變了轉(zhuǎn)錄因子本身的結(jié)構(gòu)并控制其活性。相鄰的DNA片段對轉(zhuǎn)錄因子形狀具有顯著影響，從而調(diào)節(jié)基因的活性。

對于要移動(dòng)的汽車，一個(gè)人坐在駕駛座上是不夠的：駕駛員必須啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，按下加速器并接合變速器。事物在我們身體的細(xì)胞中起作用。直到最近，科學(xué)家還懷疑某些蛋白質(zhì)只能與DNA鏈上的特定位點(diǎn)結(jié)合，從而指導(dǎo)細(xì)胞在此過程中的命運(yùn)。它們越接近并且越緊密地與DNA上的基因結(jié)合，基因被認(rèn)為越活躍。這些被稱為轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)控制著基因的活性。

由馬克斯普朗克分子遺傳學(xué)研究所的Sebastiaan Meijsing領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家現(xiàn)在得出了一個(gè)不同的結(jié)論：研究人員發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子可以根據(jù)它們結(jié)合的DNA片段呈現(xiàn)不同的形狀。“反過來，這種鍵的形狀會(huì)影響基因的活化程度和強(qiáng)度，”Meijsing解釋說。

因此，轉(zhuǎn)錄因子可以結(jié)合DNA片段而不影響附近的基因。正如在我們的汽車類比中，僅僅存在“驅(qū)動(dòng)程序”顯然不足以在機(jī)構(gòu)中設(shè)置機(jī)制。其他因素也必須參與確定轉(zhuǎn)錄因子激活基因的強(qiáng)度。

糖皮質(zhì)激素受體也是轉(zhuǎn)錄因子

一個(gè)例子是肝臟中的葡萄糖生成。如果血液中的葡萄糖含量過少，腎上腺會(huì)釋放出糖皮質(zhì)激素，這些糖皮質(zhì)激素可作為化學(xué)信使。這些激素在體內(nèi)循環(huán)并與肝細(xì)胞上的糖皮質(zhì)激素受體結(jié)合。受體同時(shí)充當(dāng)轉(zhuǎn)錄因子并調(diào)節(jié)細(xì)胞中的基因活性。通過這種方式，肝臟能夠產(chǎn)生更多的葡萄糖，并且血糖水平再次上升。

“有時(shí)糖皮質(zhì)激素受體結(jié)合會(huì)導(dǎo)致相鄰基因的強(qiáng)烈激活，而在其他時(shí)候，如果有任何變化則很少，”Meijsing報(bào)道?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)受體結(jié)合的DNA片段的組成有助于確定基因的激活程度。然而，這些區(qū)段不與作為轉(zhuǎn)錄因子的受體直接接觸; 他們只在綁定站點(diǎn)的側(cè)翼。然而，這顯然足以對互動(dòng)產(chǎn)生重大影響。

“因此，轉(zhuǎn)錄因子和基因組片段之間界面的結(jié)構(gòu)必須在確定基因活性中發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外，相鄰的DNA片段會(huì)影響結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子的活性。這些機(jī)制最終確保肝細(xì)胞產(chǎn)生正確的物質(zhì)合適的數(shù)量，“Meijsing說。

醫(yī)療應(yīng)用

研究結(jié)果也可能有醫(yī)學(xué)應(yīng)用。與疾病相關(guān)的許多DNA變體屬于顯然控制轉(zhuǎn)錄因子活性的序列。“科學(xué)家此前曾假設(shè)這些片段通過抑制轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合發(fā)揮作用，從而阻礙相鄰基因的活動(dòng)，”Meijsing說。“我們的研究結(jié)果現(xiàn)已表明，其中一些片段可能不會(huì)直接影響接觸，但會(huì)降低相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的活化狀態(tài)。”