Ponovno razmišlja o transkripcijskih faktorjih in ekspresiji genov

Mirko Filipovic ponovno u Rizin-u (Junij 2019).

Anonim

Transcription - branje segmenta DNK v obrazcu RNA za sintezo proteinov - je bistvenega pomena za skoraj vse celične procese, vključno z rastjo, odzivom na dražljaje in razmnoževanjem. Zdaj so raziskovalci v Whitehead Instituteu izboljšali naše razumevanje načina nadzorovanja transkripcije in vloge transkripcijskih faktorjev v procesu.

Paradigmatski premik, opisan v članku na spletu 7. decembra v reviji Cell, temelji na majhnih beljakovinah, ki igrajo ključno vlogo v strukturi genomov, in nam dajejo nove vpoglede na to, kako lahko spremembe pri nadzoru transkripcije in izražanja genov vodijo v bolezen.

Transkripcija ima več pomembnih igralcev, ki morajo biti vsi na pravem mestu ob pravem času: stroji za transkripcijo, transkripcijski faktorji, promotorji in ojačevalci. V skladu z obstoječim modelom so transkripcijski faktorji proteini, ki se vežejo na regije ojačevalnika genoma in zaposlujejo transkripcijske mehanizme v regije promotorjev DNA, ki nato začnejo transkripcijo genov.

"Vedno smo domnevali, da je vloga transkripcijskih faktorjev v tem, da bi zaposlili transkripcijske mehanizme za gene, da bi jih obrnili ali jih izklopili, " pravi Richard Young, član Insistate Whitehead in profesor biologije pri MIT. "Toda nikoli si nisva predstavljala, da transkripcijski faktorji, ki smo jih študirali že tri desetletja, dejansko prispevajo k strukturi genomov in posledično uravnavajo gene. Zdaj gledamo genome, kot so proteini: ustrezno se morajo zložiti, da bi nadzor genov. "

Znanstveniki so vedeli, da je struktura genoma, kako se nagiba in gubi, bistvenega pomena za učinkovito stiskanje dveh metrov DNK v vsako človeško celico, kar je enakovredno pakiranju desetih nogometnih igrišč, dolgih v prostor, velikosti marmorja. Še pred kratkim pa raziskovalci niso imeli potrebnih orodij, da bi cenili pomen te arhitekture pri natančnem nadzoru genovske ekspresije ali proučevali strukturo genoma na mestih, pripravljenih za transkripcijo.

Leta 2014 sta Young in njegov laboratorij ugotovila, da delci genom prebivajo v strukturah, ki temeljijo na zanki, in ustvarjajo izolirane soseske, ki v bližino približujejo ojačevalce, promotorje in gene. Vsako zanko je na vrhu povezana s parom molekul, imenovano CTCF, ki sta vezana skupaj. Ta struktura je bistvena za pravilno kontrolo genov: če je struktura zanke prekinjena, se izražanje genov spremeni, celice pa se lahko obolijo ali umrejo.

V sedanji raziskavi je Young skupaj s soavtorji Abrahamom Weintraubom in Charlesom Li podrobno pogledal beljakovine, ki so dobro znane, a niso dobro razumljene: Yin Yang 1 (YY1). Na stotine znanstvenih člankov je povezana disfunkcija YY1 povezana z boleznimi, kot so virusne okužbe, rak in artritis, vendar so študije izdelale navidezno protislovno opazovanje funkcije YY1.

Po mnenju Young in sodelavcev je YY1 edinstven transkripcijski faktor, ki zavzema tako ojačevalce kot promotorje, je bistven za preživetje celic in ga najdemo v skoraj vseh vrstah celic pri ljudeh in miših. Tako kot CTCF se YY1 lahko poveže tudi s seboj in se veže na DNA, da se oblikujejo zanke, ki izboljšajo transkripcijo DNA.

"YY1 je široko izražen in potreben je za vzpostavitev zank ojačevalnika v večih celičnih tipih, " pravi Weintraub. "To je njeno delo in ne zaposlovanje transkripcijskega aparata. Ko se struktura, ki jo je ustvarila YY1, odstrani, se genom ni več pravilno zložil, genska kontrola je izgubljena in transkripcija prizadetih genov je znatno zmanjšana, kar lahko povzroči disfunkcijo."

Ta model funkcije YY1 bi lahko pomenil povezavo s številnimi različnimi boleznimi. V začetku letošnjega leta so znanstveniki poročali o sindromu YY1 - genskem sindromu, ki povzroča kognitivne motnje pri ljudeh z mutacijo v genu YY1.

Po besedah ​​Young, YY1 verjetno ni edini transkripcijski faktor s to vlogo zanke, njegova laboratorija pa bo iskala dodatne dejavnike s podobnimi funkcijami.

"YY1 je najverjetneje le prva, verjetno pa je še nekaj sodelavcev, ki imajo podobne vloge, " pravi Young. "Namesto klasične funkcije, za katero smo menili, da so ti transkripcijski faktorji v stiku z aparatom za transkripcijo in dajejo navodila o tem, koliko in kako malo genskega transkripta proizvajajo, združujejo regulativne elemente z genom. Celotno delo teh transkripcijski dejavniki so le struktura. Zavedamo se, da so stvari, ki tvorijo fizične strukture, veliko pomembnejše, kot smo cenili. "

menu
menu