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新研究揭示转录因子如何找到其与DNA特异结合位点

已有 639 次阅读 2020-6-28 22:51 |个人分类:科学感想|系统分类:论文交流

DNA是一种双螺旋分子,它储存细胞维持自身所需的所有指令。这些信息是按照特定的遗传字母顺序(DNA碱基对序列)编码的。正确执行储存在这个遗传密码中的重要指令取决于蛋白质识别和选择性结合特定DNA序列的能力。这些蛋白质包括转录因子,它们的关键任务是通过结合特定的转录因子结合位点来打开和关闭基因。如果不能在正确的时间和地点与这些DNA靶点结合,将对细胞生命产生灾难性的后果——基因在需要时不会被打开,而其他基因可能永远不会关闭。

从转录因子的角度来看,找到它的特异结合位点相当于大海捞针(基因组,根据有机体的不同,从数百万到数十亿个遗传字母或碱基不等),通常只有十几个基因字母。这种所谓的搜索问题已经被广泛研究,许多蛋白质利用一种叫做促进扩散(facilitated diffusion)的过程来加速它们的搜索。在这里,蛋白质经历三维扩散(布朗运动),直到它随机地撞上一个DNA分子。如果碰撞的位点与正确的结合位点不一致,蛋白质可以在解开结合和返回三维扩散之前,沿着DNA随机地来回滑动,进行一维扩散。长期以来,科学家们一直认为一维滑动过程加速了搜索,但一维滑动的精确机制仍然是个谜。

最近发表在《自然》杂志上的一项新研究揭示了DNA结合蛋白在基因组中寻找其特定结合位点在这项由乌普萨拉大学研究人员塞巴斯蒂安·德恩德和约翰·埃尔夫共同领导的新研究中,一维滑动机制占据了中心位置。的机制。


A vital game of hide-and-seek elucidated by novel single-molecule microscopy

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200624120441.htm


Emil Marklund, Brad van Oosten, Guanzhong Mao, Elias Amselem, Kalle Kipper, Anton Sabantsev, Andrew Emmerich, Daniel Globisch, Xuan Zheng, Laura C. Lehmann, Otto G. Berg, Magnus Johansson, Johan Elf, Sebastian Deindl. DNA surface exploration and operator bypassing during target search. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2413-7 



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1 杨正瓴

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