Cell：基因表达转录调控新机制

近日波士顿大学医学院微生物学系以及分子与细胞生物学系教授David Levin在研究中发现了一条新的调控基因表达的进化保守性机制。相关研究论文在线发表在3月4日的《细胞》（Cell）杂志上。

　　

    近日波士顿大学医学院微生物学系以及分子与细胞生物学系教授David Levin在研究中发现了一条新的调控基因表达的进化保守性机制。相关研究论文“Mpk1 MAPK Association with the Paf1 Complex Blocks Sen1-Mediated Premature Transcription Termination,”在线发表在3月4日的《细胞》（Cell）杂志上。

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    基因表达是指某些基因不断地进行转录和翻译，产生出各种蛋白质的过程，对这个过程的调节即为基因表达调控。每个细胞都有一套完整的基因调控系统，使各种蛋白质只有在需要时才被合成，这样就能使生物适应多变的环境，防止生命活动中的浪费现象和有害后果的发生，保持体内代谢过程的正常状态。近年来科学家们对于基因表达调控的研究主要集中在转录水平上的调控、mRNA加工、成熟水平上的调控以及翻译水平上的调控三个方面。在新研究中Levin和他的博士后工作人员Ki-Young Kim在酵母模型系统中针对RNA聚合酶招募至基因调控区——启动子过程中转录水平调控进行了深入研究。

    Levin发现某些基因仅当处在一定的压力的条件下才会表达，而在正常情况下则通过一个称之为转录衰减的过程保持沉默状态。在转录衰减过程中，RNA聚合酶首先启动基因转录，然而当一种终止复合物结合到聚合酶上时，转录提前终止。这种衰减作用通常发生在细菌中，一直以来科学家们都不确定在真核生物中是否有相同的机制。

   “当对一种诱导的压力信号产生反应时，必须克服衰减作用靶基因才能表达，”Levin说“我们的研究结果表明在这种情况下激活的转录因子Mpk1可发挥双重职能。首先它负责将RNA聚合酶招募到启动子，而当Mpk1结合到转录聚合酶上时就可阻断终止复合物的结合。”

    此外，Levin和Kim还证实这种衰减机制在人类具有进化保守型。“这些研究发现对于探究人类细胞中的相关机制具有广泛的意义，”Levin说：“我们证实当关键的酵母蛋白被人类相似蛋白替代时，它们可通过影响相同的相互作用对衰减进行调控。”

    酿酒酵母是人类第一个完成基因组测序的真核生物，酿酒酵母基因组包含大约1200万碱基对，分为16组染色体，共有6275个基因，其中可能约有5800个基因真正具有功能。科学家们估计酵母基因中约有23%与人类同源。例如，在人类一种称为Senataxin的蛋白与酵母的终止复合物具有很高的同源性，是导致肌萎缩侧索硬化（ALS）和共济失调两种神经肌肉退行性疾病的重要原因。

    Levin认为转录衰减事实上是一种普遍存在的现象。“大约10%的酵母基因都处于衰减控制下，这表明这一现象可能在人类中也很普遍，”Levin.说：“现在我们知道转录衰减在真核细胞中发挥着重要的调控作用，并且是一个受到严格调控的过程。新研究发现为我们找到基因沉默治疗的新途径开启了大门。”