基因表達是遺傳信息用于產(chǎn)生蛋白質(zhì)的過程，蛋白質(zhì)是細胞正常運作和實現(xiàn)其多種目的所必需的。它發(fā)生在兩個不同的步驟中：首先是轉(zhuǎn)錄，發(fā)生在細胞核中，然后是細胞質(zhì)中的翻譯。控制基因表達對細胞產(chǎn)生正確需要的精確蛋白質(zhì)至關(guān)重要。到目前為止，基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯被認為是兩個獨立的過程。

今天，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)和海德堡(德國)歐洲分子生物學(xué)實驗室的微生物學(xué)家提供了額外的證據(jù)，表明這兩個過程具有內(nèi)在聯(lián)系，并表明一種名為Ccr4-Not 的蛋白質(zhì)復(fù)合物起著關(guān)鍵作用。通過充當(dāng)細胞核和細胞質(zhì)之間的信使來進行基因表達。這些結(jié)果發(fā)表在Cell Reports上，揭示了控制基因表達的機制，這是控制細胞生命和死亡的過程。

基因表達是指生物化學(xué)過程，通過這些過程，我們基因中存儲的信息就像一本說明書一樣被讀取，以產(chǎn)生使我們的細胞正常運作的蛋白質(zhì)。到目前為止，基因表達被認為是在兩個不同的步驟中發(fā)生的：第一次轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細胞核中，然后發(fā)生在細胞質(zhì)中。今天，由UNIGE和歐洲分子生物學(xué)實驗室領(lǐng)導(dǎo)的研究表明，轉(zhuǎn)錄和翻譯具有內(nèi)在聯(lián)系，并且不斷相互影響。要做到這一點，細胞內(nèi)，細胞核和細胞質(zhì)之間的非常有效的溝通是至關(guān)重要的。這種對話是通過一種叫做Ccr4-Not 的蛋白質(zhì)復(fù)合物實現(xiàn)的，它可以全面地確定細胞的轉(zhuǎn)化能力。

基因表達：一條雙向的街道

來自UNIGE醫(yī)學(xué)院的Martine Collart和她的團隊在2014年發(fā)現(xiàn)，Ccr4-Not復(fù)合物使細胞質(zhì)能夠在翻譯過程中向細胞核提供信息。今天，由于Ccr4-Not，它們證明它是雙向通訊，因為細胞核也在基因表達的所有階段將信息傳遞給細胞質(zhì)。該復(fù)合物充當(dāng)細胞核和細胞質(zhì)之間的信使，以確保轉(zhuǎn)錄和翻譯水平都很好地適應(yīng)。它還能夠增強翻譯以補償轉(zhuǎn)錄應(yīng)激，從而確保基因表達保持良好平衡。

實際上，越來越多的證據(jù)表明不同水平的基因表達相互連接形成網(wǎng)絡(luò)。因此，通過用于產(chǎn)生功能性蛋白質(zhì)的各種細胞機器的組分給出恒定的反饋。這用于確保基因表達保持穩(wěn)定。Collart教授詳細解釋了這個過程：“在細胞核中轉(zhuǎn)錄期間，這種復(fù)合物控制著在細胞質(zhì)中產(chǎn)生蛋白質(zhì)的機器的產(chǎn)生?；旧?，它控制細胞核中可以制造多少蛋白質(zhì)。我們能夠證明Ccr4-Not復(fù)合物通過將細胞質(zhì)連接到細胞核，是基因表達的全球調(diào)節(jié)因子，在從基因到蛋白質(zhì)生產(chǎn)的所有步驟中起作用。

“以前，細胞核被認為是一個指揮所，控制著細胞內(nèi)發(fā)生的一切。然而，2014年，我們發(fā)現(xiàn)細胞核實際上受細胞質(zhì)的影響，環(huán)境信號首先出現(xiàn)在細胞質(zhì)中。我們最近的研究現(xiàn)在突出顯示Ccr4-Not還通過將細胞核與信使RNA相關(guān)聯(lián)來調(diào)節(jié)細胞的翻譯能力，信使RNA是將遺傳信息從DNA傳遞到核糖體的分子，然后核糖體產(chǎn)生蛋白質(zhì)。圖片現(xiàn)在已經(jīng)完成：基因表達實際上取決于細胞核和細胞質(zhì)之間的持續(xù)對話Ccr4-Not復(fù)合體是協(xié)調(diào)這些不同隔室內(nèi)和之間調(diào)節(jié)過程的關(guān)鍵參與者，“本研究的第一作者Zoltan Villanyi指出。

Ccr4-Not復(fù)合調(diào)節(jié)劑對于所有動物胚胎的發(fā)育是必不可少的，并且涉及生命所必需的許多生理機制，例如心臟功能，精子發(fā)生或脂質(zhì)代謝。由于這種調(diào)節(jié)因子直接控制基因表達，任何突變都可能產(chǎn)生嚴重后果，從胚胎死亡到生命后期的癌癥發(fā)展，以及各種代謝失敗。“現(xiàn)在我們已經(jīng)準確地確定了這種調(diào)節(jié)因子影響mRNA的步驟的多樣性，我們可以開始研究與疾病相關(guān)的特定目標”，Collart教授強調(diào)說。“它將為理解我們基因表達方式的最基本細胞機制打開新的大門。”