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研究发现DNA的独特结构积极参与基因组的调节

University of Seville

Research News

人类细胞所含的两米长(展开后)的DNA不断地缠绕和解开,以获取遗传信息:当基因表达生成蛋白质时,DNA的两条链被分开,可以进入该表达所必需的所有机制,从而导致盘绕过度,随后应加以解决。 目前由国家肿瘤研究中心(CNIO)和DNA断裂小组负责人Felipe Cort�s领导的研究组发表了这篇论文,与塞维利亚大学教授、安达卢西亚分子生物学和再生医学中心(CABIMER)mRNA转录和加工小组负责人Silvia Jimeno Gonz�lez合作,其结果表明,DNA结构本身的这种特征性超螺旋控制着基因的表达,而不仅仅是应解决的附带损害,像迄今为止人们所认为的那样。调查结果收集在《细胞报告》杂志中。

Cort�s认为,�通过上述结果,我们可以将超螺旋理解为基因组的重要调节器的第一步,而不仅仅是与DNA代谢相关的问题。�

正如科研人员所写的,上述调节基本上发生在特定的基因上,可以在几分钟内数百次地被快速诱导,例如响应压力、细胞增殖信号、激素或参与神经元刺激的基因。

TOP2A,即时反应基因表达的调节剂

拓扑异构酶是通过消除双螺旋相对于其正常松弛结构的匝数的过量(正超螺旋)和缺陷(负超螺旋)来缓解拓扑压力,从而作用于DNA的蛋白质。 研究人员在这项研究中证明,TOP2A拓扑异构酶消除了基因启动子中的负超螺旋,从而导致这些区域中DNA链的匝数增加。这使得双螺旋很难打开,从而阻止了RNA聚合酶的发展,并使其准备好在细胞需要时迅速触发基因激活。

�拓扑异构酶被认为是基因激活的促进剂,尽管我们在这里证明TOP2A拓扑异构酶在基因的启动子区域(例如c-FOS [细胞增殖调节剂])起作用以使其受到抑制,但通过创建特定的拓扑环境,使它们可以快速激活,以便对刺激立即做出反应。� Cort�s解释说。

研究人员还提出了DNA超螺旋其他功能的可能性,例如促进基因组的三维构象,从而有利于基因表达的调节元素之间的相互作用。

通过超螺旋的这种新形式的基因组调节突显了它参与细胞功能的基本过程的可能性,并且需要基因表达程序的深刻变化,例如细胞分化或重编程、肿瘤转化和进展。

�这项工作为使用拓扑异构酶抑制剂调节上述过程和细胞反应,甚至也有可能为抗肿瘤治疗开辟了新道路。� Cort�s总结说。

这项工作是由西班牙科学和创新部、卡洛斯三世健康研究所、安达卢西亚政府、欧洲研究委员会和西班牙抗癌协会共同资助的。

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