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KLF4如何影响基因表达的新见解

发布时间:2021-09-25 00:00:36

贝勒医学院研究人员领导的一个团队发现了一种机制,转录因子KLF4可以帮助组织染色质,从而影响基因表达。

这项发表在《自然通讯》杂志上的研究表明,KLF4的结合可以导致DNA在一个称为生物分子凝聚的过程中凝聚成一个单独的液相,这一过程吸收了影响基因表达的其他因素。 

“细胞通过被称为转录因子的蛋白质来调节基因的表达,”合著者、药理学和化学生物学助理教授、贝勒Dan L Duncan综合癌症中心成员Josephine C.Ferreon博士说。“在目前的研究中,我们重点研究了主转录因子KLF4,已知该因子可选择性介导决定细胞命运的基因表达和重编程。”

细胞的遗传信息被包装在染色质中,染色质是一种由DNA和蛋白质组成的复杂、紧凑、致密的结构。表达一个特定的基因需要基因表达的分子机制能够接触到这段DNA。KLF4等转录因子参与重组染色质以提供通路和促进基因转录,但目前尚不清楚这是如何实现的。

通过对实验室中生长的细胞进行实验,研究人员发现KLF4在细胞核中形成小滴,可以吸收其他转录因子

费雷恩说:“想象一下油和水的混合,它们如何形成不同的层,或两个液相。”。“当KLF4与特定的染色质区域相互作用时,它形成一种凝聚物——一种单独的液相,优先招募其他分子,帮助打开染色质并介导基因转录。”

其他转录因子通过非结构蛋白质区域参与生物分子的凝聚,但研究人员表明,KLF4液滴在细胞中形成,即使其非结构区域不存在。相反,KLF4液滴的形成依赖于称为锌指的区域,已知锌指与DNA结合。单分子荧光实验表明,三个KLF4锌指通常与一个DNA连成一行,可以在两个DNA分子之间架起“桥梁”。

费雷恩说:“这种涉及锌指和DNA的生物分子缩合以前从未见过。”。

贝勒病理学和免疫学以及药理学和化学生物学副教授凯文·麦肯齐博士说:“这种生物分子凝聚物的形成被称为CpG甲基化的DNA修饰大大增强,这种改变会影响基因表达。”。“我们的结果表明,DNA的局部序列及其CpG甲基化状态使KLF4能够驱动DNA进入一个单独的阶段,这有助于在三维空间组织染色质。”

麦肯齐说:“数百种人类转录因子含有类似KLF4的串联锌指,因此这类快速进化的蛋白质可能通过类似的“桥接”相互作用参与染色质组织。”。

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