Nature子刊：蛋白质液滴有助于读取DNA区域以启动基因

时间：2022-02-08 00:00:00 来源：网络整理

当一个有机体发育时，分裂的细胞特化形成各种组织和器官，构成成人的身体，同时保留相同的遗传物质——包含在我们的DNA中。在一个被称为转录的过程中，DNA的一部分——基因——被复制到信使分子——核糖核酸（RNA）——携带产生蛋白质所需的信息，蛋白质是生命的组成部分。

转录是最基本的细胞过程之一，是将DNA中的信息转录成信使分子RNA的过程。这个“信息”后来被翻译成蛋白质。决定DNA的哪个部分在任何给定的时刻被转录对于维持生物体健康的正常发育是至关重要的，因为当遗传程序没有正确执行时，许多疾病很可能发生。哪些基因被转录的决定是由一个称为转录因子的复杂的调控蛋白网络做出的。当这些因子与短的DNA序列结合时，需要识别许多这样的序列簇来开启附近的基因。

MpI-CBG的主任斯蒂芬·格里尔（Stephan Grill）和安东尼·海曼（Anthony Hyman）的研究小组，以及MpI-pKS的主任弗兰克·尤利彻（Frank Jülicher）的研究小组，在最近发表在《自然物理学》（Nature physics）杂志上的研究中，研究了转录因子如何发现和识别许多特定DNA序列的簇，在这些簇中它们可以结合并导致基因激活。

为了找到答案，研究人员采用了跨学科的方法，将实验和理论生物物理学的专业知识与细胞生物学相结合。Jose A.Morin是该研究的首批作者之一，他解释：“我们使用光镊——一种利用激光分离和操纵单个DNA分子等非常小的物体的技术——结合共焦显微镜对它们进行单独观察。用光镊可以捕获单个DNA分子，用共焦显微镜我们可以观察转录因子结合并在其首选的DNA序列上形成蛋白质缩合物。

“事实上，我们可以在一个分子的时候研究这个过程，这使我们能够检测到相互作用，否则就被活细胞的复杂性所模糊。在物理学家的帮助下，我们能够理解转录因子如何通过团队合作相互沟通和组装。它们经过所谓的预湿转变，形成类似液体的水滴，类似于淋浴后浴室镜子上的水滴。这些凝聚物中充满了成千上万的转录因子。通过这种方式组装，转录因子现在可以通过读取DNA序列来识别正确的DNA区域。"

Stephan Grill总结道：“我们现在对转录因子在基因组中的定位有了一个可能的机制解释。这对于理解基因表达是如何调节的至关重要。因为我们知道这种调节在发育性疾病和癌症中被打破，这些新的结果让我们更清楚地了解这些疾病是如何发生的考虑转录因子的团队合作，考虑新的治疗方案是很重要的。"

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