每個人類細胞包含的2米長的DNA在不斷地纏繞和解開，以獲取遺傳信息。當基因表達生成蛋白質(zhì)時，DNA的兩條鏈會被分開;而為了滿足必需機制，也會導致兩條鏈盤繞過度。
近日，研究人員發(fā)現(xiàn)，DNA結(jié)構(gòu)本身的這種特征性超螺旋控制著基因表達。相關(guān)論文近日刊登于《細胞—報告》。
該研究負責人、西班牙國家癌癥研究中心教授Felipe Cortés認為，通過上述發(fā)現(xiàn)，研究人員可以將超螺旋理解為基因組的重要調(diào)節(jié)器，而不僅僅是與DNA代謝相關(guān)的問題。
研究人員表示，調(diào)節(jié)基本上發(fā)生在特定的基因上，可以在幾分鐘內(nèi)被數(shù)百次快速誘導，例如響應壓力、細胞增殖信號、激素或參與神經(jīng)元刺激的基因。TOP2A正是即時反應基因表達的調(diào)節(jié)器。
拓撲異構(gòu)酶通過消除雙螺旋相對于其正常松弛結(jié)構(gòu)的匝數(shù)過量(正超螺旋)和缺陷(負超螺旋)緩解拓撲壓力，從而作用于DNA蛋白質(zhì)。研究人員證明，TOP2A拓撲異構(gòu)酶消除了基因啟動子中的負超螺旋，導致這些區(qū)域中DNA鏈的匝數(shù)增加。這使得雙螺旋很難打開，從而阻止了RNA聚合酶的發(fā)展，并使其準備好在細胞需要時迅速激活基因。
研究人員還提出了DNA超螺旋其他功能的可能性，例如促進基因組的三維構(gòu)象，從而有利于基因表達調(diào)節(jié)元素之間的相互作用。而且，研究凸顯了DNA超螺旋參與細胞功能基本過程的可能性，及其帶來的基因表達程序的深刻變化，例如細胞分化或重編程、腫瘤轉(zhuǎn)化和進展。
研究人員表示，這項工作為使用拓撲異構(gòu)酶抑制劑調(diào)節(jié)上述過程和細胞反應打開了窗口，甚至有可能為抗腫瘤治療開辟新道路。
標簽： DNA 獨特結(jié)構(gòu)
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