近日波士頓大學醫學院微生物學系以及分子與細胞生物學系教授David Levin在研究中發現了一條新的調控基因表達的進化保守性機制。相關研究論文“Mpk1 MAPK Association with the Paf1 Complex Blocks Sen1-Mediated Premature Transcription Termination,”在線發表在3月4日的《細胞》（Cell）雜志上。

    基因表達是指某些基因不斷地進行轉錄和翻譯，產生出各種蛋白質的過程，對這個過程的調節即為基因表達調控。每個細胞都有一套完整的基因調控系統，使各種蛋白質只有在需要時才被合成，這樣就能使生物適應多變的環境，防止生命活動中的浪費現象和有害后果的發生，保持體內代謝過程的正常狀態。近年來科學家們對于基因表達調控的研究主要集中在轉錄水平上的調控、mRNA加工、成熟水平上的調控以及翻譯水平上的調控三個方面。在新研究中Levin和他的博士后工作人員Ki-Young Kim在酵母模型系統中針對RNA聚合酶招募至基因調控區——啟動子過程中轉錄水平調控進行了深入研究。

    Levin發現某些基因僅當處在一定的壓力的條件下才會表達，而在正常情況下則通過一個稱之為轉錄衰減的過程保持沉默狀態。在轉錄衰減過程中，RNA聚合酶首先啟動基因轉錄，然而當一種終止復合物結合到聚合酶上時，轉錄提前終止。這種衰減作用通常發生在細菌中，一直以來科學家們都不確定在真核生物中是否有相同的機制。

   “當對一種誘導的壓力信號產生反應時，必須克服衰減作用靶基因才能表達，”Levin說“我們的研究結果表明在這種情況下激活的轉錄因子Mpk1可發揮雙重職能。首先它負責將RNA聚合酶招募到啟動子，而當Mpk1結合到轉錄聚合酶上時就可阻斷終止復合物的結合。”

    此外，Levin和Kim還證實這種衰減機制在人類具有進化保守型。“這些研究發現對于探究人類細胞中的相關機制具有廣泛的意義，”Levin說：“我們證實當關鍵的酵母蛋白被人類相似蛋白替代時，它們可通過影響相同的相互作用對衰減進行調控。”

    釀酒酵母是人類第一個完成基因組測序的真核生物，釀酒酵母基因組包含大約1200萬堿基對，分為16組染色體，共有6275個基因，其中可能約有5800個基因真正具有功能。科學家們估計酵母基因中約有23%與人類同源。例如，在人類一種稱為Senataxin的蛋白與酵母的終止復合物具有很高的同源性，是導致肌萎縮側索硬化（ALS）和共濟失調兩種神經肌肉退行性疾病的重要原因。

    Levin認為轉錄衰減事實上是一種普遍存在的現象。“大約10%的酵母基因都處于衰減控制下，這表明這一現象可能在人類中也很普遍，”Levin.說：“現在我們知道轉錄衰減在真核細胞中發揮著重要的調控作用，并且是一個受到嚴格調控的過程。新研究發現為我們找到基因沉默治療的新途徑開啟了大門。”