研究揭示了基因表达微调调控的关键方面

你的皮肤细胞与你的脑细胞明显不同，尽管它们都是在同一个人身上发育并携带相同的基因。它们是不同的，因为每种细胞类型都表达一组特定的基因，这些基因与另一种细胞表达的基因不同。这要归功于严格调节基因表达的细胞机制。

在《美国国家科学院院刊》上发表的一项研究中，贝勒医学院BertO'Malley博士小组的研究人员揭示了基因表达调控机制的一个新的关键方面。这些发现不仅有助于更好地理解这一基本生物学过程，而且还为研究导致疾病的基因表达调控的改变开辟了新的可能性。

“基因表达在不同水平上受到控制，”主要作者、贝勒大学分子与细胞生物学系助理教授AnilK.Panigrahi博士说。“在这项研究中，我们专注于增强子，它是调节基因表达的关键成分之一。增强子是DNA片段，通过与基因的启动子相互作用来激活基因表达。增强子和启动子形成物理接触，将信息传递给细胞何时表达基因以及表达多少。”

尽管增强子和启动子似乎协调它们的行为，但尚不清楚这是如何发生的。在这项研究中，Panigrahi和他的同事们提出了一种机制来解释增强子和启动子之间的紧密联系。

增强子介导的基因表达调控主要在完整的活细胞中进行了研究。“然而，尽管从这些系统中学到了很多东西，但很难控制完整细胞中的某些成分，限制了我们对该过程的机械理解，”Panigrahi说。“出于这个原因，我们设计了一种无细胞测定法，使我们能够控制不同反应成分的可用性，并确定这如何影响转录。”

“在无细胞系统中，我们看到增强子和启动子在基因转录时进行紧密的物理接触，即生成DNA序列的mRNA转录物，”Panigrahi说。“但我们发现，在无细胞系统中，不仅基因而且增强子都在转录，就像在活细胞中发生的那样。”

此外，他们发现增强子的转录反映了启动子的转录。“如果我们知道增强子的转录状态，我们就知道启动子的转录状态，反之亦然，”Panigrahi说。“如果我们省略启动子，那么增强子的转录就会显着减少，反之亦然。增强子和启动子转录紧密相连。”

以前使用基于细胞的测定的研究表明，增强子转录以某种方式激活了启动子转录。

“我们要说的是，这是双向的，而不仅仅是一种方式，”Panigrahi说。“增强子转录激活启动子转录，反之亦然。不仅如此，如果增强子中的转录量减少，则启动子转录也会减少，反之亦然。增强子和启动子之间存在转录相互依赖性，这是以前不知道的”

研究人员提出，如果增强子和启动子纠缠在转录泡中，这种相互依赖性和调控特异性可以得到解释，转录泡既提供共享的转录资源，又受生成的转录水平的调控。

“我们目前正在开发额外的方法来最终测试这种转录气泡模型，该模型能够使参与的增强子-启动子对纠缠在一起，”分子和细胞生物学系主任兼DanL基础研究副主任O'Malley说。贝勒邓肯综合癌症中心。“我们的无细胞检测可用于研究任何感兴趣基因的启动子-增强子相互作用，无论是在健康还是在疾病中。”