Cell:神秘的非編碼RNA在基因表達中起重要作用
日期:2017-01-16 10:00:48
在細胞中,DNA被轉錄成RNA,提供給細胞制造蛋白質的分子配方。大多數的基因組被轉錄成RNA,但實際上只有一小部分的RNA是來自于基因組中的蛋白質編碼區域。
賓夕法尼亞大學Perelman醫學院Penn表觀遺傳學研究所主任Shelley Berger博士說:“為什么非編碼區能轉錄?它們的功能一直是神秘的。”
Berger及其實驗室的博士后Daniel Bose博士,研究來自增強子的基因表達調控,是基因組上離蛋白編碼區較遠的非編碼區。增強子可提高附近的蛋白編碼基因的基因表達率,所以細胞能夠泵出更多所需的蛋白分子。一小部分神秘的非編碼RNA,稱為增強子RNAs(eRNAs)是從增強子序列轉錄而來的。雖然這些對于提高基因表達是非常重要的,但是它們是如何實現這一點的,仍然還是完全未知的。
通過揭示這些難以捉摸的eRNAs,他們表明,CBP——激活來自增強子的轉錄的一種酶,可直接結合eRNAs。這種簡單的行為通過調節乙酰化,來控制生物體內的基因表達模式,這種化學標記指導緊密包裝在細胞核中的DNA解開,以促進轉錄。他們的研究結果發表在本周的《Cell》雜志。
Bose說:“我們體內的細胞共享相同的基因和DNA序列,而這些基因表達的方式有所不同。增強子和eRNAs是這個過程的關鍵。我們的研究顯示了一種令人興奮的新方式,eRNAs通過這種方式產生這些不同的基因表達模式。我們想知道eRNAs是否直接與CBP協作,并想弄清它們是如何做到的。”
采用生化分析,他們發現,CBP結合RNA的區域,也可以調節CBP與化學標志協作的能力。通過結合這個區域,eRNAs可以直接刺激CBPs的乙酰化活性。
Berger說:“在癌癥生物學領域中,科學家對增強子和eRNAs的興趣越來越大,因為有缺陷的增強子可能會導致產生過多或過少的蛋白質,或者會導致編碼區被關閉或打開,或在錯誤的時間制造一個蛋白。”對于“增強子和eRNAs如何發揮功能”了解更多,將對腫瘤學家有幫助,因為最近人類腫瘤的DNA測序表明,與癌癥及其他疾病相關的大量基因突變,發生在基因組的增強子區域——而不是蛋白質編碼區。
Berger說:“從根本上說,這是一門重要的科學,因為我們發現,在整個基因組和身體中,增強子RNAs對于指導蛋白質的生產有關鍵作用。我們發現,在整個基因組中,增強子RNAs是與CBP結合的最常見的RNA類型,并且,通過這樣的互動,eRNAs對于調節CBP活性和基因表達,起著至關重要的作用。”