编辑推荐：
在果蝇研究中，为探究建筑蛋白对核糖体蛋白基因（RPGs）启动子的调控机制，研究人员聚焦 Opbp 和 M1BP 展开研究。结果发现二者可协同促进 RPGs 启动子转录，且功能部分冗余。该研究为理解基因转录调控提供新视角。
在生命科学的微观世界里，基因的表达调控一直是科学家们热衷探索的神秘领域。果蝇作为一种经典的模式生物，其基因调控机制的研究对于理解生命过程至关重要。在果蝇中，核糖体蛋白基因（RPGs）的表达异常活跃，然而，对于其启动子的组织和调控机制，科学界仍存在诸多未知。特别是参与 RPGs 启动子调控的建筑蛋白，虽然已知它们在基因调控中发挥作用，但具体的协同作用机制尚未完全明晰。这就好比在一座精密的大厦中，虽然知道某些部件很重要，但它们是如何协同工作来维持大厦运转的，还不清楚。
为了深入探究这一问题，来自俄罗斯科学院基因生物学研究所、俄罗斯科学院西伯利亚分院分子与细胞生物学研究所等多个机构的研究人员，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于两种建筑蛋白 Opbp 和 M1BP，旨在解析它们在 RPGs 启动子功能中的具体作用。
研究人员通过一系列实验，得出了许多重要结论。首先，他们发现 Opbp 和 M1BP 能直接与 CP190、Chro 和 Pzg 蛋白相互作用，并且 Opbp 含有两个区域可同时与这些蛋白结合，M1BP 也有特定区域参与相互作用。这就像搭建了一座桥梁，让这些蛋白之间能够相互沟通协作。
在测试 Opbp 和 M1BP 招募启动子相关蛋白的能力时，研究人员利用果蝇幼虫唾液腺多线染色体模型系统进行研究。结果显示，Opbp 的 N 端或 C 端区域招募 CP190、Pzg 和 Chro 蛋白，可诱导形成开放染色质区域，而 M1BP 在该模型系统中虽能与相关蛋白相互作用，却无法独立招募染色质开放因子。这表明 Opbp 和 M1BP 在招募蛋白的能力上存在差异。
为了确定 Opbp 和 M1BP 在启动子活性中的作用，研究人员构建了含有 RpL27A RPG 启动子的转基因果蝇模型。通过对启动子上 Opbp 和 M1BP 结合位点进行突变，研究发现，在 96C8 位点，缺失 M1BP 或 Opbp 结合位点会不同程度地降低转录水平，同时缺失两个位点几乎完全使启动子失活；在 86F8 位点，缺失结合位点的影响更为显著。这充分说明了 Opbp 和 M1BP 在启动子活性中起着关键且部分冗余的作用。
此外，研究还发现，转基因插入位点会影响启动子的活性和蛋白结合效率。在 96C8 位点，模型 RpL27A 启动子活性较高，且 Opbp 和 M1BP 结合更有效；而在 86F8 位点，启动子虽也有活性，但相对较弱。同时，不同突变和缺失会影响邻近基因的表达，进而影响果蝇的生育力和存活率。
这些研究结论意义重大，它们为我们理解果蝇 RPGs 启动子的组织和调控机制提供了新的视角，揭示了建筑蛋白之间的协同作用关系，也为进一步研究基因转录调控的分子机制奠定了坚实的基础。该研究成果发表在《Epigenetics & Chromatin》杂志上。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在果蝇模型构建方面，利用 φC31 介导的位点特异性整合系统和 CRISPR/Cas9 技术，将转基因构建体插入果蝇染色体特定区域；在蛋白相互作用研究中，采用酵母双杂交（Y2H）和免疫共沉淀（Co-IP）技术；通过免疫染色多线染色体、荧光素酶分析、RT-PCR 和 ChIP-qPCR 等技术，对蛋白招募、基因表达和蛋白结合情况进行检测分析。
Opbp 和 M1BP 直接与 CP190、Chro 和 Pzg 蛋白相互作用：通过酵母双杂交（Y2H）实验，研究人员确定了 Opbp 和 M1BP 与 CP190、Pzg 和 Chro 相互作用的区域。随后，利用免疫共沉淀（Co-IP）实验，在果蝇 S2 细胞中表达融合蛋白，证实了这些蛋白在体内的相互作用，还发现 Opbp 和 M1BP 之间也存在相互作用。
测试 Opbp 和 M1BP 招募启动子相关蛋白的能力：借助果蝇幼虫唾液腺多线染色体模型系统，将 Opbp 和 M1BP 的不同区域与 GAL4 DNA 结合结构域融合表达。结果显示，Opbp 的 N 端或 C 端区域可招募 CP190、Pzg 和 Chro 蛋白，诱导形成开放染色质区域；而 M1BP 的突变体虽能结合到特定区域，但无法招募这些蛋白，也不能形成开放染色质结构。
模型系统用于确定 Opbp 和 M1BP 基序在启动子活性中的作用：研究人员选择了控制 RpL27A RPG 表达的启动子，构建了包含该启动子和萤火虫荧光素酶（Fluc）基因的转基因果蝇模型，并将其插入到 96C8 和 86F8 两个不同位点。通过对启动子上 Opbp 和 M1BP 结合位点进行突变，研究其对启动子活性的影响。
测试 Opbp 和 M1BP 在激活模型 RpL27A 基因启动子中的作用：创建一系列转基因果蝇品系，对模型 RpL27A 启动子进行不同突变处理。通过检测荧光素酶活性、RT-qPCR 分析 RNA 水平以及 qChIP 分析蛋白结合情况，发现 Opbp 和 M1BP 在启动子活性中起关键作用，且功能部分冗余。同时，转基因插入位点会影响启动子活性和蛋白结合效率，突变还会影响邻近基因的表达和果蝇的生育力、存活率。
研究结论和讨论部分指出，RPGs 启动子缺乏核心启动子元件，其组织由 DNA 结合转录因子招募相关因子和复合物完成。虽然研究结果支持了这一模型，但也存在一些差异，如在多线染色体模型系统和 qChIP 实验中的结果与预期不符，这可能与系统的局限性、蛋白相互作用的复杂性等因素有关。此外，转基因插入位点对启动子活性的影响表明，基因组环境在基因表达调控中起着重要作用。总之，该研究为理解基因转录调控机制提供了新的见解，也为后续研究指明了方向。
