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An image depicting the model of gene control described in the caption.

研究进一步加强了基因控制的全新观点

类别: 学院, 澳门太阳城备用网站新闻, 研究

沿基因组中,蛋白形成中出现,以提高特定基因的表达的类似液体的液滴。

近年来,澳门太阳城备用网站的科学家已经开发出怎样的关键基因控制那么就表明该细胞机制是DNA转录成RNA的形式专门的液滴被称为冷凝物的新模式。这些液滴只发生在基因组上的特定网站,帮助确定哪些基因在不同类型的细胞中表达。

在支持该模型的新研究中,研究人员在澳门太阳城备用网站和生物医学研究Whitehead研究所发现的蛋白质之间,并与DNA的物理相互作用,有助于解释为什么这些液滴,这刺激邻近基因的转录,倾向于沿着特定延伸集群DNA被称为超级增强剂。这些增强区域不编码蛋白质,而是调节其他基因。

“这项研究提供了一个重要的根本性新的方法来破译如何在基因控制我们的基因组功能的‘暗物质’,”理查德·扬,生物学的澳门太阳城备用网站教授和成员Whitehead研究所的说。

年轻就是纸的主要作者之一,菲利普尖锐,澳门太阳城备用网站教授和澳门太阳城备用网站的科赫研究所综合癌症研究的成员一起;和 奥雅纳ķ。查克拉博蒂中,罗伯特吨。哈斯拉姆教授,化学工程,物理和化学的教授,澳门太阳城备用网站研究所的医学工程和科学MGH,澳门太阳城备用网站和哈佛大学的ragon协会的成员。

研究生克里希纳shrinivas和博士后本杰明sabari是主要撰稿人 ,它出现在 分子细胞 对译者: 8。

“生化厂”

在生物体的每一个细胞具有相同的基因组,但细胞如神经元或心脏细胞表达这些基因的不同子集,从而允许它们执行它们的专用功能。以前的研究表明,许多这些基因都位于附近的超促进剂,其结合蛋白质称为刺激邻近基因的复制到RNA的转录因子。

大约三年前,夏普,年轻,Chakraborty的联手尝试发生在增强的交互建模。在2017年 细胞 本文基于计算的研究,他们推测,在这些地区,转录因子形成液滴称为相分离的凝聚。类似的油悬浮于沙拉酱液滴,这些冷凝物是形成不同的细胞区室,但没有膜从细胞的其余部分分离它们的分子的集合。

在2018年 科学 论文中,研究人员发现,这些 动态液滴 在超增强地方做形式。制成的转录因子和其它分子簇,这些液滴吸引酶如所需要的DNA复制到信使RNA的RNA聚合酶,保持基因转录活性在特定位点。

“我们已经表明,转录机器形成在我们的基因组的某些调控区域液体小滴,但我们并不完全了解如何或为何生物分子的这些露珠似乎只凝聚在我们的基因组围绕特定的点,” shrinivas说。

作为该网站的特异性的一个可能的解释,研究小组推测的转录因子和其他转录的分子本质上无序的区域之间的弱相互作用,与转录因子与特定DNA元件之间的特异性相互作用一起,可能确定是否在特定的舒展形成冷凝物的DNA。生物学家们传统上侧重于严格的结构蛋白质片段之间“锁和钥匙”风格的交互来解释最细胞过程,但最近的证据表明,软盘蛋白区域之间的弱相互作用也是在细胞活动中发挥了重要的作用。

在这项研究中,计算模拟和实验表明,这些弱相互作用的累积力转录因子与DNA的相互作用凑到一起,以确定的转录因子冷凝是否将形成在基因组上的特定部位。不同细胞类型产生不同的转录因子,其结合不同的增强剂。当许多转录因子大约在同一集群增强,蛋白质之间的弱相互作用更有可能发生。一旦达到临界阈值浓度,冷凝物形成。

“小区的拥挤环境中创建这些局部高浓度使合适的材料是在正确的时间来进行激活基因所需的多个步骤的正确的地方,” sabari说。 “我们目前的研究开始梳理出基因组的特定区域如何能够拉过这一招。”

这些液滴上形成的几秒至几分钟的时间尺度,以及它们闪烁进出存在取决于细胞的需求。

“这是一个按需生物制品厂细胞能够形成和溶解,如当他们需要它,”查克拉博蒂说。 “当某些信号发生在一个基因的权利轨迹,所述缩合物形式,其集中所有的转录分子。转录发生,当细胞与任务完成后,他们摆脱他们。”

一个新的视图

蛋白质之间的弱相互作用的合作也可能在发展过程中的重要作用,研究人员在2018年提出的 科学的美国国家科学院院刊 纸。转录因子的内在无序区的序列只需要改变一点点演化为新的类型的特定功能。在通过“锁和钥匙”相互作用相反,不断发展新的特定功能,需要更多的显著变化。

“如果你想想生物系统如何演变,他们已经能够在不产生新的基因不同的情况作出反应。我们没有任何更多的基因,果蝇,但我们在我们的许多功能要复杂得多,”锐说。 “增量扩张,这些内在的无序域的合同可以解释的进化如何发生的很大一部分。”

类似凝聚似乎发挥各种生物系统中的其他角色,提供给看看如何在细胞内部组织了一个新的途径。代替浮动通过细胞质和随机碰撞到其他分子,参与过程的蛋白质,如中继分子信号可以瞬时形成液滴,以帮助它们与合适的合作伙伴交互。

“这是在细胞生物学领域的一个非常令人兴奋的转弯,”锐说。 “这是观察生物系统是更丰富,更有意义的一种全新的方式。”

一些澳门太阳城备用网站的研究,由年轻领导的,这些都有助于形成一家名为 露点疗法 通过利用蜂窝缩合物开发用于多种疾病的潜在的治疗方法。有越来越多的证据癌细胞使用的缩合物,以控制套促进癌基因,和缩合物也被链接到神经变性疾病如肌萎缩侧索硬化(ALS)和亨廷顿病。

这项研究是由美国国家科学基金会,美国国家卫生研究所,从美国国家癌症研究所的科赫研究所的支持(核心)资助。