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高通量单分子分析技术解析转录爆发

日期:2014-07-21 00:00:00

有证据表明,高度表达基因以随机爆发的形式转录,这一现象也被称为转录爆发(Transcriptional bursting)。但迄今为止,人们并不清楚这种广泛存在的现象是如何发生的。

为了在细菌中研究转录爆发的具体机制,哈佛大学和北京大学生物动态光学成像中心的研究人员开发了一个高通量的单分子分析技术,对各 DNA 模板的体外转录进行了跟踪研究。这一成果于 7 月 17 日发表在《细胞》(Cell)杂志上,论文资深编辑是著名学者谢晓亮教授(X. Sunney Xie)。

谢晓亮教授是单分子生物物理化学和相干拉曼散射显微成像的开拓者之一,其研究组在离体实验及活细胞内生物系统在单分子水平的动力学研究方面取得了不少重要的成果,尤其是单分子荧光显微技术,比如相干拉曼显微成像技术(CARS、SRS)等方面成果斐然。近年来,他又在单细胞测序技术上取得突破,发表了不少重要成果。

研究人员在这项研究中发现, DNA 片段在转录过程中建立的正超螺旋,会减慢转录的延伸,抑制转录的起始,最终让转录过程停止。而旋转酶与 DNA 的结合能使转录重新开始。他们还通过单细胞mRNA计数荧光原位杂交(FISH)发现,转录爆发的周期(duty cycles)依赖于细胞内的旋转酶浓度。

研究显示,旋转酶能够从 DNA 上解离并重新结合,这是一个可逆的过程。这一过程能够改变 DNA 片段的超螺旋水平,细菌中高表达基因的转录爆发就是这样发生的。

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