每個(gè)人體細(xì)胞中兩米長(zhǎng)的DNA分子(當(dāng)被拉伸時(shí))不斷地被拆開(kāi)和重新包裝，以實(shí)現(xiàn)遺傳信息的表達(dá)。當(dāng)基因必須進(jìn)入轉(zhuǎn)錄時(shí)，DNA雙螺旋會(huì)解開(kāi)，鏈子會(huì)相互分離，以便基因表達(dá)所需的所有元素能夠進(jìn)入相關(guān)的DNA區(qū)域。這個(gè)過(guò)程導(dǎo)致了需要解決的DNA超卷的積累。

西班牙國(guó)家癌癥研究中心(CNIO)拓?fù)鋵W(xué)和DNA斷裂組負(fù)責(zé)人Felipe Cortés及其團(tuán)隊(duì)成員與塞維利亞大學(xué)教授、安達(dá)魯斯分子生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)中心(CABIMER)轉(zhuǎn)錄和mRNA處理組負(fù)責(zé)人Silvia Jimeno González合作，最近發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，DNA超螺旋參與調(diào)控基因表達(dá)，而不是像以前認(rèn)為的那樣只是必須修復(fù)的附帶損害。該研究的結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》上。

Cortés說(shuō)："我們的結(jié)果幫助我們理解，DNA超卷是控制基因表達(dá)的一個(gè)重要貢獻(xiàn)者，而不僅僅是一個(gè)與DNA代謝有關(guān)的問(wèn)題。"

這項(xiàng)研究顯示，這種類型的調(diào)控主要發(fā)生在特定的基因中，這些基因在幾分鐘內(nèi)被大量激活(以百倍計(jì))，以回應(yīng)不同類型的刺激，如細(xì)胞壓力、細(xì)胞分裂信號(hào)、激素或神經(jīng)元激活。

TOP2A和即時(shí)早期基因表達(dá)的控制

拓?fù)洚悩?gòu)酶是一種蛋白質(zhì)，通過(guò)消除正和負(fù)的超卷，即與松弛狀態(tài)相比，DNA鏈的過(guò)度和欠卷來(lái)緩解DNA拓?fù)鋲毫Α?/p>

該研究的作者表明，拓?fù)洚悩?gòu)酶TOP2A緩解了基因啟動(dòng)子的負(fù)超卷，從而導(dǎo)致這些區(qū)域的DNA鏈的扭曲數(shù)量增加。這是阻礙螺旋線連續(xù)打開(kāi)的一個(gè)障礙，它阻止了前進(jìn)中的RNA聚合酶，保持在一個(gè)準(zhǔn)備好的狀態(tài)，一旦需要就會(huì)觸發(fā)基因表達(dá)。

"拓?fù)洚悩?gòu)酶被認(rèn)為是促進(jìn)基因激活的，但我們的研究表明，TOP2A在像c-FOS這樣的基因的啟動(dòng)子區(qū)域發(fā)揮作用[其編碼的蛋白質(zhì)參與細(xì)胞增殖]使它們沉默，并創(chuàng)造一個(gè)拓?fù)洵h(huán)境，促進(jìn)快速激活，以迅速響應(yīng)刺激，"Cortés說(shuō)。

該研究的作者指出，超螺旋DNA可能還有其他功能，如促進(jìn)基因組的三維配置，使基因表達(dá)調(diào)控因子相互作用。

DNA超螺旋作為一種基因調(diào)控機(jī)制，可能與需要對(duì)基因表達(dá)程序進(jìn)行相當(dāng)程度的重構(gòu)的基本生物過(guò)程特別相關(guān)，比如細(xì)胞分化或重編程，或腫瘤轉(zhuǎn)化和進(jìn)展。

這一研究工作為使用拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑作為這些過(guò)程和細(xì)胞反應(yīng)的調(diào)節(jié)劑，甚至作為癌癥療法開(kāi)辟了一條道路。

關(guān)鍵詞： DNA 卷曲 結(jié)構(gòu) 基因組 異構(gòu)酶