轉(zhuǎn)錄因子如何探索基因組
轉(zhuǎn)錄因子(TFs)是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì),這是制造蛋白質(zhì)的第一步。TF的工作方式是搜索整個(gè)基因組并結(jié)合調(diào)節(jié)基因的特定區(qū)域,使它們“開啟”或“關(guān)閉”。已知TF不僅與特定的DNA序列結(jié)合,而且與非特異性DNA結(jié)合非特異性結(jié)合。這種非特異性結(jié)合可以通過允許它們沿著DNA滑動(dòng)來(lái)顯著增加TF發(fā)現(xiàn)其特定靶位點(diǎn)的能力。然而,我們不了解超過1,500個(gè)人類TF的效率如何變化來(lái)掃描大量基因組,定位和綁定特定位點(diǎn)。
現(xiàn)在,EPFL生物工程研究所的David Suter實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)找到了一種方法來(lái)預(yù)測(cè)不同TF在活細(xì)胞中掃描基因組的效率??茖W(xué)家通過研究它們?nèi)绾闻c“有絲分裂”染色體結(jié)合來(lái)研究小鼠中的501個(gè)TF,這種特性與TFs以非特異性方式與DNA結(jié)合的能力有關(guān)。
利用光漂白實(shí)驗(yàn)和單分子成像,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核中TF的運(yùn)動(dòng)和它們發(fā)現(xiàn)結(jié)合位點(diǎn)的效率可以通過有絲分裂染色體結(jié)合來(lái)預(yù)測(cè)。
通過將這些實(shí)驗(yàn)與全基因組中的TF作圖相結(jié)合,他們發(fā)現(xiàn)不同的TF在發(fā)現(xiàn)其位點(diǎn)的能力上有三個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。因此,具有強(qiáng)的非特異性DNA結(jié)合特性的TF與有絲分裂染色體結(jié)合,在細(xì)胞核中緩慢移動(dòng),并且特別有效地發(fā)現(xiàn)它們需要結(jié)合的特定序列以調(diào)節(jié)基因表達(dá)。
“轉(zhuǎn)錄因子在掃描基因組以發(fā)現(xiàn)其特異性結(jié)合位點(diǎn)的能力方面差異很大,這些差異可以通過簡(jiǎn)單地觀察它們與有絲分裂染色體結(jié)合的程度來(lái)預(yù)測(cè),”David Suter說。“ 即使在低濃度下表達(dá)時(shí),搜索基因組中最有效的轉(zhuǎn)錄因子也能夠推動(dòng)基因表達(dá)模式的廣泛變化,因此對(duì)細(xì)胞命運(yùn)決策過程尤為重要。”
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