犹他大学Huntsman癌症研究所的研究人员发现,一种被认为仅能开启或关闭基因的蛋白质,实际上可能充当分子“变阻器开关”。该研究成果于7月1日发表在《科学》杂志上。
研究首次证明,当一种蛋白质分子的特定部分被修饰时,它们对基因的开启和关闭至关重要,但作用方式类似于变阻器开关,而非简单的二进制开关。基因携带制造生物体所需蛋白质的密码,而其中一些蛋白质有助于控制基因执行功能的时间和位置。本研究聚焦于一种名为Ets-1的转录因子,探讨其开启或关闭基因的机制。
转录因子Ets-1蛋白充当细胞的“图书管理员”,帮助定位正确的遗传指令。该管理员提供的信息数量和精确度必须严格控制。信息错误会导致细胞功能异常,甚至生长失控。
Barbara Graves博士将蛋白质结构比作一串珠子,解释了这一过程。蛋白质合成后需经历翻译后修饰,本研究中涉及的修饰是磷酸化。研究人员发现,每次向Ets-1的特殊无序区域添加一个磷酸分子,都会影响该蛋白质与基因结合的能力。结合力逐渐减弱,而非瞬间消失。因此,该蛋白并非像普通开关那样工作,而是像变阻器开关一样逐步调节基因活性。
在研究这种微调机制时,研究人员发现传统知识无法完全描述蛋白质的作用机制。研究团队利用核磁共振技术观察分子中原子在磁场中的行为。他们发现,Ets-1蛋白的无序区域影响控制基因的结构化区域。事实上,该区域的无序本质似乎是必要条件。核磁共振分析表明,磷酸化修饰导致DNA结合能力逐渐下降,从而逐步关闭基因。