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分子生物学家连发Cell,Nature文章 破解基因组奥妙

日期:2013-09-23 00:00:00

来自宾州大学的分子生物学教授Frank Pugh主要从事真核细胞基因组中转录调控机制方面的研究,近期其研究组接连发表文章,分别解析了基因组中相同类型位置上编码和非编码RNA的起始点,以及利用一种新技术,破解了两种染色体重构因子在基因组范围内的组织调控方式。

在真核细胞中,ATP依赖的染色体重构复合物对调控启动子,对转录的功能都非常重要。SWR-C/SWR1和INO80是染色体重构复合物中的组成成分,它们能分别催化组蛋白变体H2A.Z从基因起始点上的第一个核小体的聚集和去除,具有重要意义。

然而这些因子如何靶向核小体,行使功能的,至今科学家们还并不十分清楚,在这篇文章中,Pugh教授领导的研究组采用了一种新技术——ChIP-exo,识别出了整个酵母基因组中20个这些亚基的亚核小体分布情况。

这种被称作ChIP-exo的技术相对于其他技术的优势在于,它能够将基因组上基因调节蛋白的结合位点从上百万到几十亿个核苷酸范围准确地缩小到大约1个核苷酸。这种改善就好比是从一台低分辨率的240p电视转变到一套高分辨率的1080p家庭影院系统。因此它能够为这些蛋白如何调控基因提供史无前例的高分辨率图谱。

ChIP-exo技术也能消除检测系统产生的大量噪音,而这种问题对其他方法而言一直是个难题。此前Pugh教授研究组曾这种新技术,准确地绘制了重要基因调节蛋白的蛋白图谱。

而同样利用这种技术,研究人员又再次解析了这两种重要的染色质重构因子,从而统一了这两种具有相对功能的作用因子如何选择性完成其功能的作用机制。

此外,这一研究组也在Nature杂志上发表文章,发现了人类基因组中相同类型位置上基本上所有编码和非编码RNA起始点,这将有助于查明复杂疾病特征所在的确切位置,因为许多疾病的遗传起始位点位于基因组编码区域以外。

研究人员分析了转录起始的精确位点,这是基因翻译成蛋白的第一步,不过他们并没有去寻找转录的RNA产物,而是寻找制造RNA的“起始机器”。这种机器组装RNA聚合酶,制造RNA,并最终翻译成蛋白质。

这一发现十分重要,因为研究人员在基因位点处发现的“起始机器”只有不到1万个,而且细胞中大多数基因处于被关闭状态,它们一般都没有用到这些机器。

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