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为了适合细胞核并正确发挥功能 DNA被包装在专门的蛋白质周围

单个细胞的DNA端对端长2至3米。为了适合细胞核并正确发挥功能,DNA被包装在专门的蛋白质周围。这些DNA-蛋白质复合物称为核小体,它们是称为染色质的较大结构的一小部分。核小体可以被认为是细胞的DNA存储和保护单元。

当需要表达特定基因时,细胞需要进入染色质内受保护的DNA 。这意味着必须打开染色质结构并且必须去除核小体以暴露潜在的靶基因。

这发生在染色质重塑的协调过程中,该过程调节基因表达并涉及众多参与者。阐明这一关键步骤将有助于基因工程工具的发展。

现在,EPFL的Beat Fierz实验室已经能够结合化学生物学和生物物理方法,以单个分子的水平揭示染色质开放过程的第一步。该研究发表在《分子细胞》上,着眼于一组称为“先锋转录因子”的蛋白质的作用。这些蛋白质与染色质内的特定DNA区域结合,而这些区域本身被其他蛋白质屏蔽。对于这些因素如何克服染色质迷宫的障碍知之甚少。

论文的图形摘要,显示了Rap1访问染色质的方式。图片来源:M。Mivelaz等人/ Molecular Cell

Fierz的实验室研究了酵母,这是人类遗传学的典范生物。该方法涉及复制酵母基因的结构,并结合单分子荧光。研究人员研究了一种称为Rap1的酵母先驱转录因子,并发现它可以对染色质重塑进行编排,从而可以访问以前阻碍基因表达的其他蛋白质。

为此,Rap1首先结合染色质,然后影响称为“重塑染色质结构”(RSC)的大型分子机器的作用,取代核小体,并为现已暴露的DNA铺平道路,以供其他参与控制基因表达的蛋白质使用。

通过揭示Rap1如何获得染色质并打开它的物理化学机制,EPFL研究提出了其他先驱转录因子的生物学模型,但也提供了在单个分子水平上研究它们的工具。

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