Cell揭示基因表达调控新机制

　　

生物通报道  核膜中的核孔不仅控制了分子的运输，还在基因表达中发挥重要作用。来自维也纳大学和维也纳医科大学Max F. Perutz实验室的研究人员破译了核孔利用“翻译器”（interpreters）来直接影响基因表达的一个机制。这些研究结果发布在8月27日的《细胞》（Cell）杂志上。

科学家们一直在为核孔而绞尽脑汁。当前的研究已广泛描述了它们在细胞核和细胞质间分子运输中所起的作用。这些分子中包括了帮助译解细胞核内储存遗传信息，及引导携带着特异信息的RNA分子离开细胞核的一些构件（延伸阅读：两篇Nature文章发表神经退行性疾病重要发现 ）。

然而，新研究表明核孔通过直接调控遗传信息转录，在基因表达中还发挥了更为积极的作用。Max F. Perutz实验室领导者Alwin Köhler说：“基因是动态的，会根据它们处于活化或抑制状态来改变位置。有趣的是，一些基因能够连接核孔——在这一位点基因副本被输出到细胞质中。这导致了基因表达发生改变，换句话说，也就是转录机器读取遗传信息的频率发生了改变。那么核孔是如何与遗传信息进行通讯的呢？我们推测，特异的接头不仅连接了基因和核孔，它们还将信息传递给了转录机器。”

翻译程序准备好遗传信息

与维也纳分子病理学研究所(IMP)和宾夕法尼亚州立大学的研究人员合作，Alwin Köhlers研究小组成功破解了可以解释核孔与基因间通讯的一种机制。“在我们的研究工作中，我们发现一种翻译程序为RNA聚合酶II准备好了遗传信息，”Alwin Köhler解释说。RNA聚合酶II是在转录过程中的重要作用因子，其负责生成了蛋白质合成必需的信使RNA（mRNA）。

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详细说来，研究人员确定了所谓的TREX-2复合物是1号翻译器。TREX-2接收到直接来自核孔的信息，为Mediator复合物翻译了这一信息。之后，Mediator使得RNA聚合酶II能够接近这一信息。生成的mRNA被发送回TREX-2和核孔处，随后输出到细胞质中。

“解译转录机制对于了解细胞的这一蓝图至关重要。这为最终治疗诸如癌症等往往是由于基因表达过程中通讯错误引起的许多疾病奠定了基础。理想的情况下，基础和临床研究紧密相关。在维也纳生物中心，维也纳医科大学有着极好的机会与维也纳大学和周边研究所优秀的研究人员开展紧密合作。我们与维也纳分子病理学研究所Tim Clausen的成功合作是一个最好的例子，”Alwin Köhler说。“真正的工作还才开始：我们解答了一个问题，但又出现了十个新问题。这正是这一研究项目如此令人着迷之处，”论文的第一作者Maren Schneider说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

The Nuclear Pore-Associated TREX-2 Complex Employs Mediator to Regulate Gene Expression

Nuclear pore complexes (NPCs) influence gene expression besides their established function in nuclear transport. The TREX-2 complex localizes to the NPC basket and affects gene-NPC interactions, transcription, and mRNA export. How TREX-2 regulates the gene expression machinery is unknown. Here, we show that TREX-2 interacts with the Mediator complex, an essential regulator of RNA Polymerase (Pol) II. Structural and biochemical studies identify a conserved region on TREX-2, which directly binds the Mediator Med31/Med7N submodule. TREX-2 regulates assembly of Mediator with the Cdk8 kinase and is required for recruitment and site-specific phosphorylation of Pol II. Transcriptome and phenotypic profiling confirm that TREX-2 and Med31 are functionally interdependent at specific genes. TREX-2 additionally uses its Mediator-interacting surface to regulate mRNA export suggesting a mechanism for coupling transcription initiation and early steps of mRNA processing. Our data provide mechanistic insight into how an NPC-associated adaptor complex accesses the core transcription machinery.