Molecular Cell：最大的基因激活剂目录

多伦多大学(University of Toronto)的研究人员创建了一套一流的激活基因表达的蛋白质功能目录，这对为癌症和其他因启动错误基因而发生的疾病量身定制治疗具有启示意义。

　　

这些蛋白质也被称为转录激活因子，因为它们具有诱导基因转录为RNA信息的能力，它们是细胞正常工作所必需的。然而，人们对这些蛋白质知之甚少，直到现在也不清楚人类细胞中可能有多少激活剂。

该研究由特默蒂医学院唐纳利细胞和生物分子研究中心的分子遗传学副教授米科·塔帕莱(Mikko Taipale)领导，与卢南菲尔德-塔南鲍姆研究所(Lunenfeld-Tanenbaum research Institute)的高级研究员安妮-克劳德·金格拉(Anne-Claude Gingras)合作，西奈卫生系统和德克萨斯大学分子遗传学教授。

这项工作是由Taipale的研究生Nader Alerasool领导的，他上个月为自己的博士论文进行了辩护——就在该研究发表在《分子细胞》杂志网络版的第二天，先于本周的印刷版发表。

在这篇文章中，研究人员描述了第一个无偏倚蛋白质组规模研究，该研究将已知的转录激活因子的数量从少数增加到大约250个。他们还确定了这些蛋白质是如何与其他细胞机制结合来启动基因的，以及蛋白质的失调是如何导致癌症的。

“这项研究是一个经典的钓鱼考察，我们不知道我们会发现什么，”加拿大功能蛋白质组学和蛋白质稳态研究主席Taipale说。“拨款审查员通常不赞成非假设驱动的研究，但这正是蛋白质组学的魅力所在。它允许你以一种不带偏见的方式撒网，我们发现了一些有趣的东西。

“我们现在对哪些蛋白质是很强的激活剂有了更好的了解。我们可以开始了解它们激活转录的机制。”

为了找到激活剂，研究人员测试了20,000种人类蛋白质中的大部分，看它们是否有能力激活人类细胞中的基因表达。许多激活因子是转录因子(TFs)，它们直接结合DNA并打开它们的靶基因，而其他的则是辅助蛋白或辅助因子，它们结合TFs并一起激活它们的靶基因。

他们还发现，高度相似的转录因子可以与不同的辅助因子对话，这就解释了为什么两个具有本质上相同的DNA结合特异性的转录因子可以触发不同的基因表达程序。

“这些激活器并非在所有上下文中都是激活器。这可能是因为它们激活了基因X，但实际上可能抑制了基因Y。”

转录激活是通过所谓的转录激活域与激活因子的相互作用发生的，转录激活域存在于转录因子中。由于激活域序列不是守恒的，所以不能用计算方法精确地确定。

出于这个原因，研究小组将75个激活因子切成碎片，并测试每个片段激活转录的能力。他们用这种方法确定了大约40个激活域。

他们还使用了AlphaFold，这是一种革命性的生物信息工具，用于预测蛋白质结构，以找到tf和它们的激活剂之间的交互界面。尽管AlphaFold的设计初衷并不是为了预测蛋白质之间的相互作用，但这一意想不到的功能却是Taipale的一大亮点。他说，该软件将成为寻找蛋白质之间功能连接的这类研究的标准工具。

“这在以前几乎是不可能通过计算完成的，”Taipale说。

虽然许多被识别的蛋白质都是新的，但其中一些是之前在肿瘤中检测到的，其中一个TF和它的辅助蛋白永久地连接在一个致癌融合蛋白中，最终激活了错误的基因。

拼凑tf如何与不同激活因子相互作用的谜题，可能是定制治疗的重要一步。在治疗发展的一个挑战是，转录因子不适合靶向小分子药物。

Taipale说:“转录因子很难被靶向，因为它们通常没有药物口袋，但许多共激活因子是酶，这意味着它们有可以被靶向的口袋。”“例如，当你有一种癌症中转录因子与共激活因子的融合，你了解了转录因子与之相互作用的共激活因子，你就可以瞄准这个共激活因子来阻止细胞增殖。”

文章标题

人类细胞中转录激活因子的鉴定和功能表征

Identification and functional characterization of transcriptional activators in human cells