基因活性并不依赖于特定位点

来自康奈尔大学应用与工程物理学院（School  of  Applied  and  Engineering  Physics），分子生物学与遗传性学系的研究人员发现基因转录的分子机器——将DNA片段的信息通过精巧的机制转换成mRNA链——在细胞核的特殊“转录制造厂”并不是固定的。相反，RNA合成酶II（RNA  polymerase  II，Pol  II）和其它关键分子能在一个活性基因位点处组装，无论这个基因处在什么位置。



这项研究由分子生物学与遗传学专家John  T.  Lis领导完成，文章第一作者是康奈尔大学在读博士姚杰（Jie  Yao，音译），参与研究的还包括应用物理学教授Watt  W.  Webb，这一研究成果公布在12月28日的《分子细胞》（Molecular  Cell）杂志上。



利用一种新技术——多光子显微（Multiphoton  microscopy）技术（这种技术由Webb发展出来），能获得活体高精度3D成像，研究人员观测了多线染色体（polytene  chromosome），这种染色体是由核内DNA多次复制产生的子染色体平行排列，  且体细胞内同源染色体配对，  紧密结合在一起，从而阻止了染色体纤维进一步聚缩，  形成体积很大的由多条染色体组成的结构。



研究人员激活了热激基因——用于保护细胞免受温度突然增高的伤害，之后从转录一开始就实时追踪这些基因，并且研究人员也用荧光标记标记了Pol  II，用以追踪其在细胞核中的移动情况。



一些报道认为活性基因会移动到一个特殊的细胞核位置进行转录，但是在这篇研究论文中，康奈尔的研究人员认为基因的活性并不依赖于特定的位点，即所谓的“转录制造厂”。



Lis表示，“在转录过程中，基因会解开，被聚合酶结合，但是他们并不会在一个单一的地方聚集”，相反，转录机器无论其位于细胞核的何处，都能在called-upon位点组装。



为了验证这一研究结果不仅适用与多线染色体，也适用于正常染色体，研究人员又利用了一种称为荧光原位杂交（fluorescence  in  situ  hybridization）的技术，这种技术可以帮助研究人员追踪组装好的细胞染色体中的特殊DNA序列。



在对共调控热激蛋白（即同时转录的基因）位点的研究过程中，研究人员发现在热激基因还没有相互靠近之前，不同位点的共调控基因会在热激之后相互配对，而在多线染色体中，基因并不会移动到转录的某一单一位点。



进一步，研究人员利用光脱色荧光恢复技术(fluorescence  recovery  after  photobleaching  FRAP）发现随着时间推移，Pol  II开始随着活性基因新形成的“小室”循环工作。



目前Lis等人正在寻找转录过程中的其它分子，检测是否具有相同的机制，“我们希望能发现体内新的途径，了解基因如何进行调控的。”（来源：生物通  张迪） (责任编辑：泉水)

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