一种过去被认为仅为支架的蛋白竟然直接参与调控基因转录

一种以前被认为只是为DNA提供支架的细胞蛋白也被证明可以直接影响DNA转录成RNA——这是生物体遗传密码表达过程的第一步。这一根本性的突破是在苹果细胞中发现的，但它与包括人类在内的所有由含核细胞组成的生物体有关。

　　

一种以前被认为只是为DNA提供支架的细胞蛋白也被证明可以直接影响DNA转录成RNA的过程——这是生物体遗传密码表达自身过程的第一步。这一根本性的突破是在苹果细胞中发现的，但它与包括人类在内的所有由含核细胞组成的生物体有关。

这一发现发表在12月20日的《Plant Cell》杂志上，由康奈尔大学的研究人员以及来自加州大学戴维斯分校和山东农业大学的同事共同撰写。

生物体中的每一个细胞都包含其完整的遗传密码。但是，新生成的细胞是否有助于心脏或肺、叶子或水果的形成，取决于被称为转录因子的特殊蛋白质如何解释这些遗传密码。

转录因子是基因表达的主要调控因子，因此受到科学家们的高度关注。植物科学家可以利用转录因子在新的作物品种中找到理想的性状，医学研究人员可以利用它们开发新的药物。

被称为连接组蛋白的细胞蛋白质是在19世纪后期被发现的。众所周知，它们可以通过提供DNA的结构、组织和折叠等方式影响基因表达，但这篇论文首次证明了连接体组蛋白也可以作为转录因子直接调节基因表达。

“在过去，人们总是认为连接蛋白在调节基因表达方面起间接作用。这是第一个在任何物种中证明连接蛋白直接调节基因表达的案例，”资深作者、农业与生命科学学院综合植物科学学院园林系教授Lailiang Cheng说。“研究其他植物、动物甚至人类的研究人员可能能够利用这些信息来识别连接组蛋白靶向的基因，这些基因可能参与疾病的发展或其他一些重要的生物过程。”

Cheng和他的合著者在研究苹果中糖和酸的形成过程时发现了这一现象。这些信息可以帮助植物育种者开发新品种，支持农民种植作物，提高水果的储存质量。

在之前的研究中，研究人员对苹果进行了基因改造，使其产生的山梨醇减少了，山梨醇是树叶中主要的糖，在果实中转化为果糖。他们还发现，苹果酸在果实中的积累量也减少了。两者对苹果的味道和风味都很重要。

Cheng说：“这促使我们寻找连接糖和苹果酸的分子。”

他们使用RNA测序来了解对山梨糖醇和苹果酸在果实和叶片中积累很重要的蛋白质的遗传表达，他们确定了五个似乎编码转录因子蛋白质的基因。其中一个基因与已知在拟南芥中产生连接蛋白的基因相似，拟南芥是一种广泛用于植物生物学研究的芥菜科植物。

通过使用瑞士z<e:1>里奇大学产生的拟南芥突变体，他们证明，他们在苹果中发现的基因确实编码了一种连接蛋白。出乎意料的是，他们发现这种连接蛋白组蛋白与一种基因的启动子结合，这种基因编码一种将苹果酸运输到苹果细胞中储存的蛋白质，直接调节苹果酸的表达。

Cheng说，未来的研究可以探索连接蛋白可能直接调节的其他基因；这种连接蛋白在其他植物物种中的功能，以探索不同物种中蛋白质的相似行为；或利用山梨醇改良苹果酸增味的应用研究。

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