转录中介体复合物(Mediator complex)调控茉莉酸信号途径的新机制

转录中介体(Mediator)是由多个在进化上高度保守的亚基组成的蛋白复合物。在基因转录过程中,转录中介体分别与基因特异的转录因子和RNA聚合酶II相互作用,广泛参与二者之间的信息传递,被称为真核生物基因转录的中央控制器。在植物激素信号转导研究中,人们主要关注激素特异的转录因子的作用,但对于转录中介体的功能及作用机理     

植物中介体的组成及功能和表达特性研究进展

中介体是一种大分子蛋白复合物,由至少25个亚基组成,是转录因子和转录起始复合物间信息传递的平台。中介体在植物蛋白编码基因和非蛋白编码基因的转录调控中均发挥重要的作用,是植物生长发育和胁迫抗性中不可缺少的关键调节因子。不同中介体亚基基因的功能缺失导致植物生长发育的表型变异不同,说明单个中介体亚基的功能缺失并没有影响全基因组基因的整体表达水平,而仅仅改变了特异靶基因的表达水平。可见,植物不同的发育进程和信号途径由特定的中介体亚基基因所调控,阐明不同中介体亚基的功能对于全面了解植物的发育和胁迫响应具有重要的意义。该文结合近年来国内外有关植物中介体研究的成果,对植物中介体复合物的结构和组成、植物中介体在植物发育调控中的功能以及植物中介体亚基基因的组织表达特性等方面的研究进展进行综述,并对植物中介体将来的研究进行展望。     

中介体：结构与功能

中介体,最早在酵母中发现的由多个蛋白质亚基组成的生物大分子复合物,是 RNA 聚合酶Ⅱ通用转录装置的基本组分,在真核 mRNA 合成的活化和阻抑中起着关键作用 . 调控信号可以通过中介体构象的改变而传递,影响转录的起始过程 . 近年来的研究已经确定了哺乳动物中介体的亚基组成及其相关活性,揭示了从酵母到人类中介体结构和功能在进化上惊人的保守性 .     

中介体复合物在植物非生物胁迫应答中的功能

中介体复合物作为真核生物转录机器中的重要共激活子，起着连接RNA聚合酶II和不同转录因子从而调节基因转录的作用。当植物遭遇各种非生物胁迫时，中介体复合物通过整合胁迫信号并激活或抑制靶基因的表达，进而帮助植物适应环境胁迫。本文总结了植物中介体复合物的发现，及其在干旱、盐、极端温度下的功能及调节机制，并探讨了中介体复合体的未来研究方向，有助于理解中介体复合物在非生物胁迫应答中的重要功能。     

中介体复合物——真核转录调控中的中央控制器

中介体复合物(Mediator Complex)是由多个在进化上高度保守的蛋白质组成的复合物,它是RNA聚合酶Ⅱ转录装置中的一个重要辅助因子,是介于转录因子与RNA聚合酶Ⅱ之间传递信息的桥梁。在哺乳动物细胞中,不同信号转导通路通过激发其特异控制的转录因子与中介体复合物中特定的组分蛋白发生相互作用,从而调控下游基因的表达。此外,中介体复合物还可以与各种辅因子相互作用,而这些相互作用最终使得中介体复合物可以整合接收到的各种信息并输出为下游基因的激活或沉默,进而控制细胞的增殖、分化及各种生理功能。该文将结合近年来的研究成果,对中介体复合物在真核转录中的调控机制及其生物学功能作一简要综述。     

中介体复合物——RNA聚合酶Ⅱ转录装置的信息传递者

在真核通用转录装置与基因特异性调控蛋白之间起到桥梁作用是一种保守的多蛋白中介体复合物（mediator complex).中介体复合物是由约20种蛋白组成的复合物,以单独或与RNA聚合酶Ⅱ形成复合物的形式存在,后者被定义为全酶（holoenzyme)。中介体复合物把从增强子等调控区获得的正调控与负调控信息,经过整合和转换再传递到启动子,它直接通过RNA聚合酶Ⅱ行使功能,并在依赖于启动子的转录过程中调节RNA聚合酶Ⅱ的活性,最后在哺乳动物转录系统中发现了一些与酵母中介体复合物极为相似的类似物也能够与转录激活蛋白相互作用,并在转录调节过程中起到重要的作用。     

编者按

<正>过去的半个世纪,生命科学迅猛发展,人们对生命奥术的探索取得了前所未有的进步。基因转录及表观遗传调控的研究为细胞命运决定、个体发育,乃至人类疾病的发生发展提供了大量新的见解。本专栏的前两篇文章聚焦基因转录过程中和"转录后"的表观遗传调控,分别介绍转录中介体复合物和RNA m~6A甲基化修饰的最新研究进展,第三和第四篇文章则聚焦于体细胞重编程中表观遗传调控的机理研究。最后一篇阐述了单细胞转录组测序技术发展及应用。这些综述展示了基因表达及表观遗传学领域的重要代表性成果。     

中介体亚基MED25调控植物激素信号转导的研究进展

由多亚基组成的中介体复合物(Mediator complex)是真核生物转录调控中不可或缺的纽带,它的核心功能就是将基因特异的转录因子和基于RNA聚合酶II的转录机器相连接,形成转录预起始复合物(Pre-initiation complex,PIC),从而实现特定转录信号的传递。Mediator 25(MED25)是植物中介体复合物的一个多功能亚基,参与调控植物生长发育和抗逆境胁迫等多种复杂的生理过程。MED25可以和多种转录激活子(如MYCs、AP2/ERFs及ARFs等)、转录抑制子(如JAZs和Aux/IAAs等)以及其它中介体亚基(如MED13和MED16等)在蛋白水平上直接互作,调控植物激素茉莉酸(JA)、脱落酸(ABA)、生长素(Auxin)和乙烯(Ethylene)等信号途径以响应各种生物和非生物胁迫。近年来对MED25的靶标分离及功能鉴定已经成为一个热点话题。本文系统介绍了MED25在各激素信号途径转导中的调控作用机制,对深入讨论植物如何启动特定激素信号途径进而调控特定生理过程的分子机制提供新的研究思路。     

转录中介体复合物与转录及表观遗传调控

在真核生物中基因的转录受到严格而精确的调控,转录中介体复合物(Mediator Complex)能够直接与转录机器相互作用,调控转录的起始、延伸及终止等过程。此外,组蛋白修饰、染色质三维结构的改变对转录的调控也至关重要,转录调控的紊乱往往会导致发育异常以及疾病的发生。该文主要论述Mediator复合物在转录与表观遗传学调控(包括染色质高级结构动态变化)中的分子机制及功能作用。     

我国科学家在白血病研究领域获突破性进展

<正>上海交通大学医学院附属瑞金医院研究员张济研究组关于癌蛋白PML/RARα选择性抑制造血特异性转录因子PU.1及其靶基因的研究文章,近日发表于国际著名杂志Cancer Cell上。有关专家认为"该研究结果对于推动白血病以及其他恶性肿瘤的研究都具有实质性意义"。     

“先驱”转录因子LEC1在早期胚胎重置春化状态的机制

开花是植物由营养生长阶段向生殖生长阶段转变的重要过程,长时间低温处理即春化对开花起到非常重要的促进作用。春化控制的拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花中,阻抑型转录因子FLC是重要的关节点,春化记忆依赖于对该基因的控制。何跃辉研究组之前对拟南芥的研究揭示了转录因子VAL1或VAL2可以识别负调控开花的关键基因FLC成核区的顺式DNA元件,协同PRC2复合体在春化过程中沉默FLC基因的表达,并在随后的常温下继续维持FLC基因沉默直至受精结束,使植物产生春化记忆。但在下一代中如何擦除这种记忆功能,使FLC重新被激活,以防止植物在过冬前或过冬时开花,相关机制目前并不清楚。近期,该研究组揭示了在植物胚胎发育早期一个种子特有的"先驱"转录因子参与擦除春化记忆,重新激活FLC基因的分子机制,并解析了胚胎中的基因激活传递到后胚胎发育(营养生长期)的表观遗传机理。该研究是开花领域的重要突破,为作物开花调控的生产应用提供了新思路。     

转录中介体复合物在心血管发育和疾病中的转录调控作用

哺乳动物心血管系统发育过程中，各分子、细胞和组织器官形态发生过程的精细协调对于形成成熟且功能齐全的心血管系统是不可或缺的，这些过程出现异常通常会导致严重的先天性心血管发育缺陷。多细胞生物中细胞命运的决定和维持在很大程度上依赖于对RNA聚合酶Ⅱ (Pol Ⅱ)转录活性的时空精确调控，而转录中介体(Mediator)在Pol Ⅱ转录过程中起着重要的协同作用。Mediator是一种进化上保守的多亚基蛋白质复合体，包括头部、中部、尾部和激酶部四个部分，是转录因子和基础转录机器之间的功能联系的桥梁。近年来，鉴于Mediator在基因表达中的关键作用，越来越多的人类心血管疾病被证实与特定的Mediator基因突变相关，如心脏瓣膜缺陷、大动脉转位、DiGeorge综合征及一些与能量稳态失衡相关的心血管疾病。本文就Mediator在心血管系统发育和疾病中的作用进行综述，重点讨论Mediator对转录调控的影响在心血管疾病发生发展中的作用，旨在为与Mediator相关的心血管系统发育和疾病的研究提供广阔的研究思路。     

招聘启事

正中科院上海营养与健康研究院杨力研究组招聘研究助理和博士后中科院上海营养与健康研究院计算生物学研究所杨力研究组拟招聘计算生物学研究助理和博士后各1名。研究组近期主要利用整合的高通量测序和计算生物学等方法开展转录组计算系统生物学及相关新技术研究,取得了一系列重要原创性成果(Mol Cell 2013,Cell 2014,Cell Stem Cell 2015,Genome Res     

血管生成素研究的希望与挑战——浙江大学血管生成素研究

虽然血管生成素发现于1985年,但由于其性质上的特殊及研究条件的限制,人类对其功能的了解进展缓慢. 浙江大学血管生成素研究组建立于2001年,主要从蛋白质相互作用、基因转录调控、RNA代谢等层面研究血管生成素的功能机制,发现该蛋白能够与卵泡抑素、磷脂混杂酶1等蛋白质相互作用而细调rRNA的转录水平;在RNA转录中发挥表观遗传修饰调控因子作用;通过与细胞骨架相关蛋白的相互作用而促进细胞迁移;miR 409 3p通过直接靶向下调该蛋白的表达而发挥抑癌基因的作用. 同时,在模式生物斑马鱼中揭示了血管生成素同源基因对胚胎早期发育的影响. 本文全面回顾了我们14年来在血管生成素方面的研究进展,探讨了当前研究中存在的问题,并展望了未来的发展方向.     

《细胞-干细胞》:科学家发现获取肝细胞新方法

<正>中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究组在最新的一项研究中发现,通过表达三个肝脏转录因子,可成功将人体皮肤细胞转变为肝细胞。这项获得人类肝细胞的方法,向最终实现肝细胞治疗、生物人工肝等领域前进了一大步。2月28日,《细胞-干细胞》在线发表了该成果。中国被称为"肝炎大国"。但肝脏供体的缺乏严重阻碍了肝脏移植治疗的应用。近年来新发展起来的肝细胞移植、生物人工肝等新型治疗手段也依然面临着肝细胞缺乏的问题。     

“先驱”转录因子LEC1在早期胚胎重置春化状态的机制

开花是植物由营养生长阶段向生殖生长阶段转变的重要过程, 长时间低温处理即春化对开花起到非常重要的促进作用。春化控制的拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花中, 阻抑型转录因子FLC是重要的关节点, 春化记忆依赖于对该基因的控制。何跃辉研究组之前对拟南芥的研究揭示了转录因子VAL1或VAL2可以识别负调控开花的关键基因FLC成核区的顺式DNA元件, 协同PRC2复合体在春化过程中沉默FLC基因的表达, 并在随后的常温下继续维持FLC基因沉默直至受精结束, 使植物产生春化记忆。但在下一代中如何擦除这种记忆功能, 使FLC重新被激活, 以防止植物在过冬前或过冬时开花, 相关机制目前并不清楚。近期, 该研究组揭示了在植物胚胎发育早期一个种子特有的“先驱”转录因子参与擦除春化记忆, 重新激活FLC基因的分子机制, 并解析了胚胎中的基因激活传递到后胚胎发育(营养生长期)的表观遗传机理。该研究是开花领域的重要突破, 为作物开花调控的生产应用提供了新思路。     

我国科学家揭示重要转录因子NF-kB细胞核内调控新机制

2007年7月16日,The Journal of Cell Biology发表了我国科学家关于NF-kB信号通路调控的最新研究成果。中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所王琛研究组新发现了一种名叫UXT的蛋白,它能够在细胞核内与NF-KB转录因子发生相互作用,调节NF-kB在转录增强子（Enhancer）的功能。NF-kB是免疫应答、炎症反应和机体发育过程中的关键转录因子,     

核定位Dishevelled，c-Jun，β-catenin和TCF形成转录复合物从而稳定β-catenin与TCF转录因子的相互作用

新一期Journal of Cell biology报道了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所李林研究组的最新研究发现：Wnt信号途径中的关键分子Dishevelled蛋白通过c-Jun蛋白的介导作用,结合到下游靶基因的启动子上,并调控了启动子上的转录复合物的形成。     

原核生物转录组研究的现状与进展

转录技术在原核生物转录组研究上的突破,已经显示出其在揭示原核生物生命过程的分子机制上独特的优势。对原核生物的转录组研究开始于致病菌,近年来,通过转录组学分析原核生物对污染物的降解机制已成为研究热点。通过多组学整合分析,对降解菌的代谢机理、作用机制及转录相关基因进行深入探究。综述了原核生物转录组研究的现状及进展,即介绍了响应重金属及芳香族化合物、石油烃等有机污染物的降解菌种类及其转录组特征;重点关注了致病菌的转录组研究,包括人类、动植物致病菌的种类、性质及其转录组特征;并对原核生物的转录组研究在未来的发展和应用进行了展望,旨在为原核生物在环境污染治理和致病菌引起的人类和动植物疾病的防控奠定重要理论基础。     

《发育细胞》:研究发现孤独症相关蛋白新功能

<正>中科院上海生科院神经科学研究所仇子龙研究组在最新研究中,发现了孤独症相关蛋白MeCP2通过直接调控DGCR8/Drosha复合物影响microRNA加工及靶基因表达,进而影响大脑发育的新机制。相关成果日前在线发表于《发育细胞》杂志。MeCP2是一种甲基化DNA结合蛋白,负责招募转录抑制复合物且关闭基因表达。人类MeCP2基因的突变或拷贝数增多,均会导致瑞特综合征、孤独症等发育性神经系统疾病。