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Cell:信號(hào)傳導(dǎo)比你想象的更復(fù)雜

日期:2016-08-29 08:59:24

 大自然的做事方式遠(yuǎn)比我們想象的要復(fù)雜,Duke大學(xué)的科學(xué)家們?cè)谘芯炕蚧罨臅r(shí)候深刻認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)。他們將自己的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在八月二十五日的Cell雜志上。

 

糖皮質(zhì)激素的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)是人類(lèi)應(yīng)激反應(yīng)的一部分,也是一些常用抗炎癥藥物的基礎(chǔ),具有重要的生物醫(yī)學(xué)意義。糖皮質(zhì)激素受體(GR)在人類(lèi)基因組上有上萬(wàn)個(gè)結(jié)合位點(diǎn),但它只調(diào)控?cái)?shù)百個(gè)基因的表達(dá)。

 

Duke大學(xué)的研究人員希望通過(guò)DNA測(cè)序和高通量分析來(lái)解決這個(gè)奇怪的問(wèn)題。他們對(duì)人類(lèi)肺細(xì)胞進(jìn)行研究,檢測(cè)了所有GR結(jié)合位點(diǎn)的糖皮質(zhì)激素響應(yīng)活性。令人驚訝的是,似乎只有13%GR結(jié)合位點(diǎn)做出了響應(yīng),這些位點(diǎn)被稱(chēng)為直接應(yīng)答位點(diǎn)。沒(méi)有做出響應(yīng)的GR結(jié)合位點(diǎn)簇集在直接應(yīng)答位點(diǎn)的周?chē)?/span>

 

進(jìn)一步研究表明,直接應(yīng)答位點(diǎn)在信號(hào)傳導(dǎo)方面并不都那么強(qiáng)。其他結(jié)合位點(diǎn)(87%)也不全是廢物,Duke大學(xué)的助理教授Tim Reddy補(bǔ)充道?;蛘邞?yīng)當(dāng)這樣說(shuō),這兩類(lèi)位點(diǎn)共同起作用,放大糖皮質(zhì)激素的信號(hào)。研究人員指出,當(dāng)直接結(jié)合位點(diǎn)與其他結(jié)合位點(diǎn)聚集在一起的時(shí)候,激素信號(hào)比之前大了100倍。他們相信,這種組織形式也存在于其他激素的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)。進(jìn)一步了解這些位點(diǎn)協(xié)同工作的機(jī)制,可以幫助人們開(kāi)發(fā)只作用于靶細(xì)胞的治療藥物。

 

隨著細(xì)胞類(lèi)型或發(fā)育階段的改變,細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄,讀取DNA蘊(yùn)含的遺傳信息。Rutgers大學(xué)的科學(xué)家們?cè)?/span>Science雜志上發(fā)表了一項(xiàng)具有里程碑意義的研究成果,首次闡明了特異性轉(zhuǎn)錄激活的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),描述了轉(zhuǎn)錄激活蛋白與RNA聚合酶的相互作用。

 

高表達(dá)基因以隨機(jī)爆發(fā)的形式轉(zhuǎn)錄,這個(gè)現(xiàn)象也被稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄爆發(fā)(Transcriptional bursting)。但人們一直不清楚這種現(xiàn)象是如何發(fā)生的。為了在細(xì)菌中研究轉(zhuǎn)錄爆發(fā)的具體機(jī)制,哈佛大學(xué)和北京大學(xué)生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心的研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)高通量的單分子分析技術(shù),對(duì)各DNA模板的體外轉(zhuǎn)錄進(jìn)行了跟蹤研究。這項(xiàng)研究發(fā)表在Cell雜志上,文章的通訊作者是著名學(xué)者謝曉亮教授(X. Sunney Xie)。

 

我們知道,就算在同等條件下培養(yǎng)基因相同的細(xì)胞,它們的行為方式也不會(huì)完全一致。過(guò)去人們普遍認(rèn)為,隨機(jī)分子過(guò)程(被稱(chēng)為隨機(jī)噪音)是造成細(xì)胞差異的主要原因。蘇黎世大學(xué)的一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)對(duì)這一理論提出了挑戰(zhàn)。這項(xiàng)發(fā)表在Cell雜志上的研究指出,人類(lèi)細(xì)胞中細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的空間分隔,形成了某種被動(dòng)過(guò)濾器。這種過(guò)濾器抑制了隨機(jī)噪音,使人類(lèi)細(xì)胞能夠精確調(diào)控單個(gè)基因的活性。

 


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