任何一個旨在周末改善家庭工作的人都很清楚，要想干好一份工作，必須有合適正確的工具。對于細(xì)胞來說，這些正確的工具就是基因所編碼的酶，正確的基因僅僅存在于所需要它們表達(dá)的細(xì)胞之中。人身體中每一個細(xì)胞都有自己特殊的工作去做，比如胰腺中的細(xì)胞主要來產(chǎn)生胰島素，眼鏡視網(wǎng)膜中的細(xì)胞負(fù)責(zé)感光和感覺顏色。當(dāng)然，如果細(xì)胞中有不正確的基因行使不合適的工作，那么細(xì)胞功能就會變得一團(tuán)糟，嚴(yán)重者將會導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。

我們的科學(xué)家研究細(xì)胞功能已經(jīng)數(shù)年了，他們很清楚地知道細(xì)胞中有一種特殊的蛋白質(zhì)叫做 “轉(zhuǎn)錄因子”，主要結(jié)合在DNA附近來開關(guān)某些基因，控制基因的表達(dá)。當(dāng)然，這些轉(zhuǎn)錄因子被認(rèn)為具有開關(guān)功能，通過結(jié)合在DNA上開啟基因表達(dá)，不結(jié)合的話就使得基因沉默不表達(dá)。

近日，來自北卡羅來納大學(xué)（UNC）的研究者通過研究揭示出，轉(zhuǎn)錄因子不僅扮演著開關(guān)某些基因，控制基因表達(dá)的功能，而且還有抑制復(fù)合物的結(jié)合行為。研究者Jason Lieb博士表示，這是一項(xiàng)新視野來觀察基因如何被控制表達(dá)的，我們可以通過分子圖譜來看出蛋白質(zhì)與DNA結(jié)合的具體位置，就像是路標(biāo)一樣。我們可以用實(shí)時報(bào)道的方法來展示分子當(dāng)量。相關(guān)研究成果刊登在2012年4月12日的國際雜志Nature上。

通過在酵母中進(jìn)行研究，UNC的研究者表示，轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合過程是動態(tài)的，而且涉及更多的結(jié)合與非結(jié)合。為了尋找一種穩(wěn)定的結(jié)合狀態(tài)，研究小組闡述了一種狀態(tài)類似于“踏車現(xiàn)象（treadmilling）”，這種狀態(tài)下并沒有向前發(fā)生的轉(zhuǎn)錄過程。研究者們假設(shè)分子離合器的存在會將這種踏車現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的結(jié)合狀態(tài)，向前移動轉(zhuǎn)錄過程并且完成基因的開啟。Lieb解釋道，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)激動人心，因?yàn)槲覀儼l(fā)明出了一種新的方法來測定和計(jì)算一個蛋白質(zhì)和其所調(diào)節(jié)的不同基因所延長的距離。這非常重要，因?yàn)檫@是在基因調(diào)節(jié)過程中的一個新的階段，在每一個新的階段都會有相應(yīng)的新的機(jī)制被發(fā)現(xiàn)。

Lieb還補(bǔ)充道，我們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)合至穩(wěn)定狀態(tài)還和基因的轉(zhuǎn)錄水平有關(guān)系，如果調(diào)節(jié)踏車現(xiàn)象和穩(wěn)定結(jié)合狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，我們就可以批量地調(diào)節(jié)基因表達(dá)的產(chǎn)物，最終調(diào)節(jié)的類型將會遺傳藥物非常重要，這種遺傳藥物是一種新的方式，通過調(diào)節(jié)開關(guān)來調(diào)節(jié)和疾病相關(guān)的基因的表達(dá)。研究者在相同的兩拷貝轉(zhuǎn)錄因子之間設(shè)定了一種可控的競爭模式，而且每一個都帶有特殊的分子標(biāo)簽，他們將一種蛋白質(zhì)結(jié)合至所有的基因靶點(diǎn)，然后引入第二個拷貝，下一步，研究小組測定了競爭的轉(zhuǎn)錄因子替代原先蛋白質(zhì)所花費(fèi)的時間，并且用此數(shù)據(jù)來計(jì)算轉(zhuǎn)錄因子在每一個基因組上停留的時間，研究者Colin Lickwar表示，我們并不知道這種停留時間是否重要，但是我們發(fā)現(xiàn)，這種停留時間是很好的指示劑，用來指示基因是否被開啟或者關(guān)閉。

研究者表示，通過運(yùn)用數(shù)學(xué)模型工具，我們在了解細(xì)胞反應(yīng)過程中開辟了新的視野，也可以快速了解基因表達(dá)的激活和鈍化的能力，我們的研究發(fā)現(xiàn)可以為讓我們更好的理解細(xì)胞發(fā)育的效應(yīng)變化以及細(xì)胞可以真諦環(huán)境條件變化迅速做出反應(yīng)以適應(yīng)新環(huán)境。