细菌转录起始调控机制*

原核生物同一种群的每个细胞都是和外界环境直接接触的,它们主要通过开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件。所以,环境因子往往是调控的效应因子,必须严格调控转录来确保细胞对环境改变做出有效且充分的反应。原核生物基因的表达受多种因素的调控,而对于大多数细菌来说,调控基因表达的关键步骤是启动子识别和RNA聚合酶启动转录。在细菌的细胞中,可以通过调节RNA聚合酶的活性以及改变RNA聚合酶对启动子的结合来优化基因的转录过程以适应不同环境变化。总结了目前已发现的参与细菌细胞转录调节的各类因子,从这些因子对启动子的作用、RNA聚合酶的作用以及两者的相互作用等方面阐述它们调控基因表达的分子机制。总结多种基因调控的作用,加深对转录起始过程的认识,希望能对未来调控转录起始过程来实现目标基因的高效表达和不利基因的抑制表达提供思路,为以后的工业菌株改造提供依据。     

植物NAC转录因子

植物生命过程依赖众多转录因子去调控基因的表达。NAC类蛋白是近十多年来新发现的一类植物特有的、数量较多的转录因子家族。研究发现,拥有一个介导DNA结合的特有的N末端新转录因子折叠结构域和一个具有高度多样性的C端转录功能区是这类转录因子共同的结构特征。NAC转录因子不仅普遍参与了植物生长发育过程的调控,包括茎顶端分生组织、花器官的发育、侧根的形成、细胞次生壁的形成以及叶片衰老等,还参与了胁迫应答、激素调控以及诱导寄主对病原菌侵染产生抗性等过程。本文综述了植物NAC转录因子的结构特征、生物学功能、作用机理以及表达调控等方面的研究进展,对该领域的研究进行了展望。     

植物转录因子的胞间运动

植物体的组织和器官由多细胞组成,细胞之间的通信对植物体的生长发育必不可少。转录因子作为一类特殊的蛋白质分子不仅在转录水平上参与植物生长发育的调控,而且新近研究发现,转录因子的胞间运动是细胞之间通信方式之一,具有重要的功能。对转录因子胞间运动的发现过程、转录因子胞间运动的机制及其通道进行了论述。转录因子的胞间运动有基于扩散作用的非目标性转运和具有目标性的主动转运两种模式。转录因子胞间运动具有明显的组织特异性和方向性。分析了影响转录因子胞间运动的因素,讨论了转录因子胞间运动的功能以及转录因子胞间运动所参与的植物生长发育及形态建成的调控。     

真核生物rRNA基因的转录调节

核糖体RNA(rRNA）基因的转录直接决定着细胞核糖体的生物发生,而后者与细胞的生长、增殖等行为相适应.研究发现,rRNA基因转录以RNA聚合酶Ⅰ（Pol Ⅰ）为核心,有多种因子参与,并受到多种调控因子的严密调节控制;各调控因子不仅均有自己特异的作用位点,而且又彼此关联、相辅相成.本文在简要介绍真核生物rRNA基因转录基本过程与涉及的主要因子的基础上,重点阐述了rRNA基因转录的主要调节方式,包括ERK、mTOR和JNK等信号转导通路对转录因子磷酸化的影响;转录因子的乙酰化;细胞周期相关因子和其它因子的多种作用方式等. 概括起来看,真核生物rRNA基因转录调节的核心机制是调节转录因子间及转录因子与DNA间的相互作用或影响染色质结构,从而实现对rRNA基因转录的调控,以满足特定生理/病理状况下细胞对rRNA量的要求.     

转录辅调节因子在剪接过程中的作用

细胞通过基因表达调控来应对外界刺激,其中对基因转录起始和pre-mRNA剪接的调控是基因表达调控的重要环节。越来越多的实验显示基因转录和pre-mRNA剪接这两个过程在时空上密切相关。基因转录能调节剪接模式的选择性,反之剪接过程也影响基因转录。近年来研究发现转录辅调节因子在联系转录和剪接过程中扮演着重要角色。转录辅调节因子对基因表达的调控不仅在于影响转录产物的量,还可以调控pre-mRNA的选择性剪接并产生不同的剪接体,从而翻译出具有不同生物学功能的蛋白质。本文主要阐述了基因转录与剪接之间的关系以及它们之间相互作用的机制,有利于更深入理解基因表达调控的过程。     

酿酒酵母细胞基因组中与转录因子Rim101亚细胞定位相关的磷酸酶和激酶基因的筛选

Rim101是一个具有锌指结构的转录因子,在调控酿酒酵母细胞耐受碱性和高盐环境、钙离子稳态、细胞分裂以及硒毒性方面起作用。前人研究结果显示,细胞周期依赖性激酶基因PHO85的缺失,导致Rim101蛋白在细胞核内积累。为了探索Rim101亚细胞定位的新调节因子,通过荧光显微镜技术对酿酒酵母细胞基因组中编码磷酸酶的73个非必需基因缺失株和编码激酶的139个非必需基因缺失株进行了筛选,发现编码磷脂酰肌醇磷酸(Ptd Ins P)的磷酸酶Sac1调控Rim101的亚细胞定位。     

通过系统分析揭示组蛋白修饰模式与转录因子结合之间的关联

转录因子对顺势调控元件的选择性结合,在哺乳动物细胞类型特异的基因表达中扮演重要的角色.这个过程受到染色质表观遗传状态的潜在调控.近期,染色质免疫共沉淀结合测序的研究提供了大量泛基因组水平的数据,阐述转录因子结合以及组蛋白修饰的位点,这为系统地研究转录因子和表观遗传标记之间的空间及调控关系提供了基础.该研究对公共数据库中的染色质免疫共沉淀结合测序数据进行整合分析,涉及5个细胞系中的85种转录因子、9种组蛋白修饰,目的是研究转录因子结合位点与组蛋白修饰模式以及基因表达在泛基因组水平上的关联.作者发现,不同转录因子与组蛋白修饰的共定位模式高度一致,并且组蛋白修饰在距离转录因子结合位点约500碱基对的位置富集.作者还发现,转录因子结合位点的占有率与活性组蛋白修饰的水平和双峰模式正相关,并且启动子区域组蛋白修饰的双峰和共定位模式和基因的高转录水平相一致.组蛋白修饰模式、转录因子结合位点的占有率与基因转录之间的关联暗示了细胞可能利用的基因表达调控机制.     

NF-κB亚基泛素化研究进展

核转录因子kappa B(NF-κB)是细胞中一种重要的转录调节因子,它参与细胞炎症以及免疫应答等重要生命活动。NF-κB转录活化受到磷酸化、乙酰化、甲基化和泛素化等多种翻译后修饰调控。近年来随着对NF-κB亚基泛素化调控研究的深入,发现其在终止NF-κB活性和与它相关的转录反应中扮演着重要角色。本文将重点围绕NF-κB亚基的泛素化调节研究进展作一综述。     

肝癌细胞中骨桥蛋白基因表达调控的分子机制研究

骨桥蛋白(osteopontin,OPN)是人体内一种重要的分泌蛋白,在细胞黏附、迁移、机体免疫等作用中发挥重要的生理功能。近年来的研究发现,OPN在恶性肿瘤组织中参与诱导细胞外基质的降解及重构,对肿瘤细胞的侵袭能力有重要调控作用。此外,OPN在肝癌及其他多种肿瘤类型中表达均显著上调,但调控机制尚未完全阐明。该研究从肝癌细胞株中克隆了OPN基因SPP1的启动子序列p SPP1,尝试鉴定肝癌中SPP1的主要调控机制。截断突变体及点突变体分析发现,完整的区域(–24~–17)是p SPP1转录活性所必需的,外源表达AP-1转录因子的c-jun亚基,能够显著提高这一区域的转录活性,然而,c-fos没有这种作用效果。凝胶迁移实验进一步证明AP-1转录因子与p SPP1的直接相互作用。利用实时定量PCR和Western blot还发现,外源表达c-jun能够显著提高内源性OPN的表达水平。以上实验结果揭示,AP-1转录因子介导的转录调控很可能是肝癌细胞OPN表达调控的关键机制,这一研究发现有望为肝癌诊断及治疗提供新的思路。     

性别决定相关因子的研究进展

有性生殖是多细胞生物的一个重要特征,最常见的就是人类的性染色体X和Y。性别决定(Sex determination)系统有着悠久的起源,在高等生物进化的历程中,不同物种采用的性别决定方式大相径庭,而同源转录因子在不同生物体内的功能和调控方式也是有区别的,比如DMRT转录因子家族,这说明性别决定机制具有高度多样性。本文介绍了近年来发现的具有代表性的性别决定相关的基因的发现过程,总结了性别决定相关转录调控因子的功能和结构方面的研究成果,从结构生物学视角来展望未来的研究方向,为进一步探索生物体内这一重大进程提供新思路。