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Cell:神秘的非编码RNA在基因表达中起重要作用

2017.1.16

  在细胞中,DNA被转录成RNA,提供给细胞制造蛋白质的分子配方。大多数的基因组被转录成RNA,但实际上只有一小部分的RNA是来自于基因组中的蛋白质编码区域。

  宾夕法尼亚大学Perelman医学院Penn表观遗传学研究所主任Shelley Berger博士说:“为什么非编码区能转录?它们的功能一直是神秘的。”

  Berger及其实验室的博士后Daniel Bose博士,研究来自增强子的基因表达调控,是基因组上离蛋白编码区较远的非编码区。增强子可提高附近的蛋白编码基因的基因表达率,所以细胞能够泵出更多所需的蛋白分子。一小部分神秘的非编码RNA,称为增强子RNAs(eRNAs)是从增强子序列转录而来的。虽然这些对于提高基因表达是非常重要的,但是它们是如何实现这一点的,仍然还是完全未知的。

  通过揭示这些难以捉摸的eRNAs,他们表明,CBP——激活来自增强子的转录的一种酶,可直接结合eRNAs。这种简单的行为通过调节乙酰化,来控制生物体内的基因表达模式,这种化学标记指导紧密包装在细胞核中的DNA解开,以促进转录。他们的研究结果发表在本周的《Cell》杂志。

  Bose说:“我们体内的细胞共享相同的基因和DNA序列,而这些基因表达的方式有所不同。增强子和eRNAs是这个过程的关键。我们的研究显示了一种令人兴奋的新方式,eRNAs通过这种方式产生这些不同的基因表达模式。我们想知道eRNAs是否直接与CBP协作,并想弄清它们是如何做到的。”

  采用生化分析,他们发现,CBP结合RNA的区域,也可以调节CBP与化学标志协作的能力。通过结合这个区域,eRNAs可以直接刺激CBPs的乙酰化活性。

  Berger说:“在癌症生物学领域中,科学家对增强子和eRNAs的兴趣越来越大,因为有缺陷的增强子可能会导致产生过多或过少的蛋白质,或者会导致编码区被关闭或打开,或在错误的时间制造一个蛋白。”对于“增强子和eRNAs如何发挥功能”了解更多,将对肿瘤学家有帮助,因为最近人类肿瘤的DNA测序表明,与癌症及其他疾病相关的大量基因突变,发生在基因组的增强子区域——而不是蛋白质编码区。

  Berger说:“从根本上说,这是一门重要的科学,因为我们发现,在整个基因组和身体中,增强子RNAs对于指导蛋白质的生产有关键作用。我们发现,在整个基因组中,增强子RNAs是与CBP结合的最常见的RNA类型,并且,通过这样的互动,eRNAs对于调节CBP活性和基因表达,起着至关重要的作用。”

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