《科学》：基因调控网络新发现

　　

生物通报道：代谢是生命过程的一个中心特征。来自美国冷泉港实验室（CSHL）的研究人员目前正在努力确定出基因调节如何掌控包括代谢在内的生命基础过程。

 

这样的研究通常是在简单的模型生物中进行，如酵母细胞。这些研究将有助于了解衰老和疾病等自然过程。

 

本周，CSHL的一个由Leemor Joshua-Tor教授领导的研究组宣布了一项新的、意外的发现。他们之前认为已经了解了酵母细胞如何通过基因活动来根据食物资源的变化来调节它们的代谢。但是新的研究却让这种假说起了“涟漪”。新研究的结果刊登在2月22日的《科学》杂志上。

 

Joshua-Tor博士解释说，S. cerevisiae，一种常见的面包酵母，能够利用任何不同类型的糖分子来进行能量生产。重要的是，这种酵母细胞能够通过改变特定基因的表达以利用不同能源来迅速对它的营养缓解做出应答。

 

Joshua-Tor和同事还指出，与这个过程有关的因子虽然已经知道了，但是他们却不知道到底这种特殊的生化途径的成分如何在一起协调工作。

 

研究组首先在原子水平上研究了与这个途径有关的蛋白质的结构。利用X射线晶体分析技术，他们发现了之前忽略掉的分子级联的一个“玩家”。

 

这种意外发现的分子叫做NADP。研究组发现，当酵母细胞从使用葡萄糖作为营养源转为利用较复杂的半乳糖作为能源时，NADP就会采取行动。它会“停靠”到一种叫做Gal80p的蛋白质（这种蛋白质与一种基因调节蛋白Gal4p一起起作用），从而适应酵母细胞代谢，以使它能够利用半乳糖。

 

Joshua-Tor博士指出，研究人员已经越来越清楚地知道细胞的代谢状态与她的基因表达有关。该研究组确定出，这个生物化学级联时复杂的特定基因调节链的一部分。

 

研究组的这项研究有助于解释基因调节链联系如何构成。基因调节蛋白质影响细胞的每个特征，并且一直被认为是可能的药物靶标。但是，这些类型的蛋白质却还没有能够用于现代药物设计中。对基因调节蛋白如何被控制的深入了解可能为设计能够影响这类蛋白的药物提供新的机会。（生物通雪花）

 

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《Cell》：新基因调节关键信号途径

来自美国Baylor医学院和Stony Brook大学的研究人员发现，一个叫做rumi的新基因能够通过将一个葡萄糖分子添加到伸向细胞外的Notch蛋白部分来调节Notch信号途径。这项研究结果发表在1月25日的《Cell》杂志上。

 由Notch蛋白掌控的细胞信号途径决定了细胞命运的确定和分化。Rumi基因的完全损失会导致Notch信号途径中的一种温度依赖性缺陷。

 研究负责人、BCM分子与人类遗传学教授Hugo Bellen和同事们发现这种基因对果蝇的刚毛有影响。这些刚毛是外部感觉器官，与Notch信号途径的变化有关。事实上，Notch信号途径的丧失会导致这些外部感觉器官的丧失。缺少rumi蛋白的果蝇其胸部的刚毛密度高于正常密度，这表明Notch活性发生了细微的损失。但是，在25摄氏度时，这些刚毛就会掉了，这可能意味着Notch信号途径发生了严重的缺失。

 在一个细胞中，Notch受体的活性需要北失活，从而使其有别于其他子代细胞，并且这个过程被反复用于许多连续性的细胞分裂中。例如，如果Notch在血液细胞系中被不当活化，那么就会导致白血病的发生。

 这种新发现的基因在外周和中枢神经系统中都是关键基因。当胚胎缺少一种功能性的Notch蛋白时，它们就会产生太多的神经元。同样的现象也发生在rumi突变胚胎中。

 在携带突变得rumi动物模型中，Notch蛋白质在膜中积累并且不能被活化。Rumi和一些与新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)一个特定过程有关的糖修饰酶之间的相似性使得研究人员思考是否rumi的丧失会影响葡萄糖分子被添加到Notch蛋白中的方式。

 研究人员发现，一些糖不能被添加到rumi突变动物中。这些发现导致他们进一步的实验证实rumi相关蛋白是一种叫做O-糖基转移酶的酶类型。

Notch蛋白横跨细胞膜，一部分在细胞内，一部分在细胞膜外。Notch的外部含有与表皮生长因素相似的氨基酸重复。Rumi与将糖分子添加到这些充分的特定区域有关。

Bellen表示，这种糖在确保Notch被折叠成正确结构中起到关键作用。Rumi是目前为止鉴定出的第一个直接传递葡萄糖给蛋白质的蛋白质。