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DNA獨(dú)特結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)參與 準(zhǔn)備好在細(xì)胞需要時(shí)迅速激活基因

2021-05-24 11:26:48

每個(gè)人類細(xì)胞包含的2米長的DNA在不斷地纏繞和解開,以獲取遺傳信息。當(dāng)基因表達(dá)生成蛋白質(zhì)時(shí),DNA的兩條鏈會(huì)被分開;而為了滿足必需機(jī)制,也會(huì)導(dǎo)致兩條鏈盤繞過度。

近日,研究人員發(fā)現(xiàn),DNA結(jié)構(gòu)本身的這種特征性超螺旋控制著基因表達(dá)。相關(guān)論文近日刊登于《細(xì)胞—報(bào)告》。

該研究負(fù)責(zé)人、西班牙國家癌癥研究中心教授Felipe Cortés認(rèn)為,通過上述發(fā)現(xiàn),研究人員可以將超螺旋理解為基因組的重要調(diào)節(jié)器,而不僅僅是與DNA代謝相關(guān)的問題。

研究人員表示,調(diào)節(jié)基本上發(fā)生在特定的基因上,可以在幾分鐘內(nèi)被數(shù)百次快速誘導(dǎo),例如響應(yīng)壓力、細(xì)胞增殖信號(hào)、激素或參與神經(jīng)元刺激的基因。TOP2A正是即時(shí)反應(yīng)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)器。

拓?fù)洚悩?gòu)酶通過消除雙螺旋相對(duì)于其正常松弛結(jié)構(gòu)的匝數(shù)過量(正超螺旋)和缺陷(負(fù)超螺旋)緩解拓?fù)鋲毫?,從而作用于DNA蛋白質(zhì)。研究人員證明,TOP2A拓?fù)洚悩?gòu)酶消除了基因啟動(dòng)子中的負(fù)超螺旋,導(dǎo)致這些區(qū)域中DNA鏈的匝數(shù)增加。這使得雙螺旋很難打開,從而阻止了RNA聚合酶的發(fā)展,并使其準(zhǔn)備好在細(xì)胞需要時(shí)迅速激活基因。

研究人員還提出了DNA超螺旋其他功能的可能性,例如促進(jìn)基因組的三維構(gòu)象,從而有利于基因表達(dá)調(diào)節(jié)元素之間的相互作用。而且,研究凸顯了DNA超螺旋參與細(xì)胞功能基本過程的可能性,及其帶來的基因表達(dá)程序的深刻變化,例如細(xì)胞分化或重編程、腫瘤轉(zhuǎn)化和進(jìn)展。

研究人員表示,這項(xiàng)工作為使用拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑調(diào)節(jié)上述過程和細(xì)胞反應(yīng)打開了窗口,甚至有可能為抗腫瘤治療開辟新道路。

標(biāo)簽: DNA 獨(dú)特結(jié)構(gòu)

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