首个控制多个基因的“主控”分子

　　[AD340X300]

    [生物通讯]加州大学旧金山分校的科学家识别出细胞核中第一个可同时控制数百个不同基因的活动的“主控”分子，这个分子是通过控制酶的活动执行这个功能的。这个活动范围广泛的分子影响负责染色体重排的修饰酶，使基因暴露于启动关键的基因过程的蛋白，这些过程包括蛋白质生产过程和基因的复制和配对过程等。

    科学家认为，这个分子对诸多基因的广泛作用可能使生物体－－包括人类－－对压力做出快速反应。这个发现是建立在酵母研究的基础上，但同样的分子也存在于人类以及所有高等生物中。普遍认为影响与染色体重排有关的酶的基因突变与人类癌症有关。

    这项研究首先发表在《科学》（SCIENCE)杂志的网络版上，随后将正式发表在印刷版上。

    “许多修饰染色体结构和诱导基因转录的酶都已被识别出来，但这是发现的首个既调控染色体结构酶、同时又影响许多许多基因的分子。”研究的高级作者、Howard Hughes医学研究院的研究员、加州大学旧金山分校的生物化学教授Erin O’Shea博士说道。（转录是最为关键的基因过程，最终会导致新蛋白的合成。）

    “这个分子的活动可能允许细胞对一些基因进行调控以对压力做出反应。”O’Shea说。“改变染色体结构的酶在细胞中控制着重要的基因。人体中对应的酶发生突变就会增加个体的各种癌症的患病风险。”

    这篇发表在《科学》上的文章详细阐述了一个已知为肌醇多磷酸（inositol polyphosphate）的分子是如何调控酵母细胞中的两个染色体修饰酶的。在该期《科学》杂志上的另一篇文章中，由美国国家卫生研究院的科学家领导的研究小组报道，试管实验的结果也表明，这个分子确实控制着这两种酶，并且还补充另一种修饰染色体的类似的酶也受这个分子的控制。这样，两篇文章加在一起就证明了，这3种控制着成百上千个基因的活动的酶，自身又是受这一个肌醇多磷酸分子调控的。

    从酵母到人类的所有高等生物的细胞核中，DNA都是与称为组蛋白的分子结合，包装成染色体的基本结构单位－－核小体的。DNA包装成核小体－－这就通过物理上限制关键蛋白结合到DNA上的能力而抑制了“非故意”的基因转录。在过去几年里，科学家已经识别出几个能够改变核小体结构从而接近DNA、启动基因转录的酶复合物。

    这些由细胞的能量分子ATP提供能量的酶中有一些被称为“依赖ATP的染色质重排复合体（ATP-dependent chromatin remodeling complexes）”。虽然已对这些酶进行了大量研究，但对于它们是如何被调控的这一点却知之甚少。这项新研究表明，这种肌醇多磷酸小分子就调控着一些这样的酶－大概是通过结合到酶上改变酶的活性起到调控作用的。

    在这项新研究中，O’Shea 和他的同事在芽殖酵母突变体中识别出一个叫做ARG82的缺陷基因。他们证明，这个基因编码的蛋白有助于肌醇多磷酸在细胞核中的产生。在缺失这个基因的酵母中，另一基因正常的染色质重排被削弱，结果依赖ATP的染色质重排酶就不会结合到基因正确的部位。

    科学家认为，肌醇多磷酸影响大量基因的能力或许使生物体可以对环境变化或压力做出快速全面的反应。

    “肌醇多磷酸的水平或比例在某些生理条件下可能会发生改变，这种变化被细胞用作全面调控转录的信号。”他们在文章中得出这样的结论。

    该研究的第一作者为O’Shea实验室的博士后研究人员博士。其它合著者包括O’Shea实验室的前研究生Elizabeth S. Haswell博士、Vanderbilt大学细胞与发育生物学系主任和教授Susan R. Wente博士、以及Wente实验室的博士后研究人员Aimee L. Miller。

消息来源：加州大学旧金山分校

生物通编译自BIO.COM