Nature：挑戰(zhàn)傳統(tǒng)認(rèn)知！科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)能控制基因活性的新型遺傳代碼
轉(zhuǎn)錄活性的模式是通過諸如啟動(dòng)子或增強(qiáng)子等調(diào)控元件編碼在我們的基因組中的，然而矛盾的是，其包含了類似序列特異性轉(zhuǎn)錄因子（TF）結(jié)合位點(diǎn)的分類，理解這些序列基序如何編碼多個(gè)（通常是重疊的）基因表達(dá)程序?qū)τ诶斫饣蛘{(diào)節(jié)以及非編碼DNA突變?nèi)绾卧诩膊≈械谋憩F(xiàn)是至關(guān)重要的。
近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上題為“Position-dependent function of human sequence-specific transcription factors”的研究報(bào)告中，來自華盛頓州立大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究表示，一種在DNA中新發(fā)現(xiàn)的特殊代碼（被稱為“空間語法”，spatial grammar）或許是理解基因活性是如何人類基因組中被編碼的關(guān)鍵。
這一研究性突破揭示了長期以來被認(rèn)為隱藏在DNA中的“空間語法”，或有望重塑科學(xué)家們對基因調(diào)節(jié)機(jī)制的理解以及闡明在機(jī)體發(fā)育或疾病發(fā)生過程中基因突變影響基因表達(dá)背后的分子機(jī)制。轉(zhuǎn)錄因子是控制基因組中基因開啟或關(guān)閉的特殊蛋白，其在這些代碼功能發(fā)揮中扮演著至關(guān)重要的角色，長期以來，科學(xué)家們認(rèn)為轉(zhuǎn)錄因子是基因活性的激活子或抑制子，但本文研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)錄因子的功能或許要復(fù)雜得多。
挑戰(zhàn)傳統(tǒng)認(rèn)知！科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)能控制基因活性的新型遺傳代碼！
圖片來源：Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07662-z
研究者Sascha Duttke教授說道，與我們在教科書上看到的相反，扮演真正激活子或抑制子的轉(zhuǎn)錄因子實(shí)際上非常罕見，相反，我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的激活子也能作為抑制子發(fā)揮功能。如果你移除了一個(gè)激活子，你的假設(shè)是你失去了激活的功能，但只有50%至60%的案例是這種情況，所以我們意識(shí)到有些事情或許是不對勁的。通過仔細(xì)觀察后，研究人員發(fā)現(xiàn)很多轉(zhuǎn)錄因子的功能或許高度依賴于其所處的位置。
研究者發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子之間的間隔和其相對于基因轉(zhuǎn)錄開始的位置或許決定了基因活性的水平，比如，當(dāng)轉(zhuǎn)錄因子處于基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的上游或前方時(shí)，其就會(huì)激活基因的表達(dá)，而當(dāng)其位于基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的下游或之后時(shí)，或許就會(huì)抑制基因的表達(dá)。Duttke博士說道，這是間隔或“環(huán)境”，其決定了一個(gè)既定的轉(zhuǎn)錄因子到底能扮演激活子還是抑制子的角色；與學(xué)習(xí)一門新語言類似，學(xué)習(xí)基因組中基因表達(dá)的模式是如何被編碼的，研究人員還需要理解其單次和語法。
通過整合這種新發(fā)現(xiàn)的“空間語法”，研究人員就能更深入地理解突變或遺傳變異是如何影響基因表達(dá)并促進(jìn)疾病進(jìn)展的。最后研究者表示，本文研究結(jié)果的潛在應(yīng)用是非常巨大的，至少其能改變科學(xué)家們研究基因表達(dá)的方式。
-
標(biāo)準(zhǔn)
