科学:新的研究揭示了无序的蛋白质相互作用在基因表达中的作用

来源：原创网站2021-11-30 16:51

在一项新的研究中，贝勒医学院和捷克科学院的研究人员发现了基因表达是如何协调的。这一结果揭示了一种协调细胞中控制基因表达的组件组装的新机制。这一机制不仅对正常细胞功能至关重要，而且与癌症、神经退行性变和艾滋病毒感染有关，这可能为治疗这些疾病提出新的方法。

2021年11月30日/Bion/-在一项新的研究中，来自贝勒医学院和捷克科学院的研究人员发现了基因表达是如何协调的。这一结果揭示了一种协调细胞中控制基因表达的组件组装的新机制。这一机制不仅对正常细胞功能至关重要，而且与癌症、神经退行性变和艾滋病毒感染有关，这可能为治疗这些疾病提出新的方法。相关研究成果发表在2021年11月26日的《科学》杂志上，标题为“一个无处不在的无序蛋白质相互作用模块编排转录延伸”。

该论文的合著者、贝勒医学院分子科学助理教授H.Courtney Hodges博士说，“以前的大多数研究都集中在完全打开或关闭的基因的特定细胞成分上。我们的研究揭示了一个新的观点——调节基因表达速率的蛋白质也可以在许多不同的环境中协同工作来精细调节表达水平。我们已经确定了一种机制，可以将这些蛋白质结合在一起，并在健康和疾病中发挥广泛作用。”

在之前与比利时鲁汶大学同事的研究工作中，这些作者研究了艾滋病毒感染中与蛋白质的相互作用，特别是由称为TFIIS氮末端结构域(TND)的蛋白质结构域介导的相互作用。在这项新的研究中，他们扩展了对TND的研究，并在许多其他蛋白质中发现了它们。

该论文的合著者、霍奇斯实验室博士后研究员Katerina Cermakova博士说，“无论我们在哪里寻找，我们都发现了这些结构域，尤其是在调节转录延伸的蛋白质复合物中，这是所有人类细胞中基因表达的第一步之一。转录是一个复杂的细胞过程，涉及许多不同的蛋白质一起工作。我们发现TND是所有转录延伸因子中最丰富的结构元件。一旦你寻找它们，你会发现所有参与转录延伸的重要蛋白质复合物都有TND，或者与一种蛋白质结合有TND。”

先前的研究工作表明，TND就像其他蛋白质区域的对接平台，尤其是一小段称为TND相互作用基序(TIM)的非结构化蛋白质。

蛋白质有有序组装的三维结构片段，但很多蛋白质也有无序组装的片段。这些无序或无结构的区域通常是功能性的。

捷克科学院有机化学和生物化学研究所的结构生物学家瓦茨拉夫维维尔卡博士说，“这些非结构化区域的一个显著特征是它们作为分子的不寻常行为。把TIM想象成一根绳子，绳子的一端是松的，它的移动就像在飓风中被吹来吹去。但是当它找到它的TND伙伴时，绳子就会卷起来，紧紧地抓住TND，把它绑在一起。”这些作者发现这种粘附在基因表达的早期发挥了重要作用。

来自CC0公共域的图像。

Cermakova说，“我们首先确定TND和TIM是在‘试管’型实验中结合的，但看到他们在活细胞中结合确实令人兴奋，这验证了我们在活系统中观察的相关性。我们还确定，TND-蒂姆相互作用是高度特异性的。”

Hodges说，“我惊讶地看到IWS1，一种以前被认为在转录延伸复合物中起次要作用的蛋白质，扮演了这些因子的中心组织者的角色。”

Veverka说，“我们发现IWS1利用特定的TND-TIM相互作用，同时协调多种转录调控因子的活动，使其看起来像交响乐的指挥，使所有因子和谐紧密地工作。”

这些作者还探索了破坏单个非结构化蛋白质区域对转录延伸过程协调的影响。霍奇斯说，“当我们甚至破坏一个非结构化区域时，数百个具有重要功能的基因就会发生改变。虽然基因表达的第一步开始了，但它被暂停了，无法完成，这阻碍了基因的高效表达。”

这项新的研究强调了以前被忽视的无序蛋白质相互作用作为基因表达和其他复杂生物功能的关键协调者的作用。这些发现也有助于更好地了解疾病，如癌症、病毒感染、神经发育障碍和其他可能破坏这些因素的疾病。TND和TIM可能是改善这些疾病治疗的重要新靶点。(100yiyao.com 100医疗网)

参考文献：

Katerina Cermakova等人。Science，2021，doi :10.1126/science . Abe 2913。

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