新观点：DNA结构本身也参与基因组调控

当基因必须被转录时，DNA双螺旋展开，链彼此分离，这样基因表达所需的所有元素都可以被访问。这一过程导致DNA超螺旋的积累，需要解决。发表在《细胞报告》(Cell Reports)上的一项研究表明，DNA超螺旋结构参与调控基因表达，而不像之前认为的那样，只是必须修复的附带损伤。

　　

 

   

图片:TOP2A缓解了基因启动子的负超卷曲，从而导致DNA链扭曲的数量增加。

每一个人类细胞中的两米长的DNA分子(拉伸后)不断地被解开、再解开，以实现遗传信息的表达。当基因必须被转录时，DNA双螺旋展开，链彼此分离，以便所有基因表达所需的元素都能进入相关的DNA区域。这一过程导致DNA超螺旋的积累，需要解决。西班牙国家癌症研究中心(CNIO)拓扑结构和DNA断裂组的负责人菲利佩(Felipe Cortés)和他的团队成员最近发表了一项研究，与西尔维亚·吉米诺(Silvia Jimeno)合作González，塞维利亚大学教授，Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa (CABIMER)转录和mRNA处理小组负责人，揭示了DNA超螺旋参与调控基因表达，而不是像之前认为的那样，只是必须修复的附带损害。研究结果发表在《细胞报告》上。

Cortés说:“我们的研究结果帮助我们理解，DNA超螺旋是控制基因表达的重要因素，而不仅仅是与DNA代谢有关的问题。”

这项研究表明，这种类型的调控主要发生在特定的基因中，这些基因在受到不同类型的刺激时，如细胞压力、细胞分裂信号、激素或神经元激活，在几分钟内大量激活(以100倍的顺序)。

TOP2A与控制基因即刻早期表达的关系 

拓扑异构酶是一种蛋白质，通过消除DNA链的正、负超卷曲(DNA链相对于松弛状态的过、欠卷曲)来减轻DNA的拓扑压力。

该研究的作者表明，拓扑异构酶TOP2A缓解了基因启动子的负超卷曲，从而导致这些区域DNA链扭曲的数量增加。这是阻碍螺旋结构持续开放的一个障碍，阻止了RNA聚合酶的进步，使其保持在一种稳定状态，随时准备在需要时触发基因表达。

“拓扑异构酶被认为有助于基因激活，但我们的研究表明，TOP2A在c-FOS(编码蛋白参与细胞增殖)等基因的启动子区域起作用，使它们沉默，并创建一个拓扑环境，促进快速激活，对刺激做出快速反应，”Cortés说。

该研究的作者指出，超螺旋DNA可能还有其他功能，例如促进基因组的三维结构，使基因表达调控因子相互作用。

DNA超螺旋作为一种基因调控机制，可能与需要大量基因表达程序重组的基本生物学过程特别相关，如细胞分化或重编程，或肿瘤转化和进展。

“我们的工作为拓扑异构酶抑制剂作为这些过程和细胞反应的调节剂，甚至作为癌症治疗开辟了道路，”Cortés补充道。

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