人類基因組包含約30億個(gè)堿基對(duì),，它們緊密地壓縮在每個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核中。如果一條DNA鏈像頭發(fā)絲那么粗，則整個(gè)人類基因組將被塞進(jìn)一個(gè)壘球大小的空間，但如果把它們解開并一字排開，它們則能從紐約的伊薩卡一直伸展到波士頓,。
康奈爾大學(xué)1月13日發(fā)表于《分子-細(xì)胞》（Molecular Cell）的一項(xiàng)研究，梳理了細(xì)胞如何進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的過程,，在這個(gè)過程中壓縮的DNA被解開,，然后一種被稱為RNA聚合酶II的復(fù)合酶讀取所需的DNA堿基對(duì)并將它們轉(zhuǎn)錄成RNA。RNA隨后指令細(xì)胞合成特定的蛋白質(zhì),。
值得一提的是,，研究人員擴(kuò)展了他們先前的工作，表明緊密DNA的解開獨(dú)立于RNA聚合酶II的轉(zhuǎn)錄,。以前許多科學(xué)家認(rèn)為RNA聚合酶II在解壓縮DNA的過程中發(fā)揮了主要的作用,。
"核小體解壓縮的過程--尤其是在轉(zhuǎn)錄期間的解壓縮過程，直到最近10年才被很好地描述,，"Steven Petesch說,，文章的第一作者及John Lis實(shí)驗(yàn)室的研究生，John Lis是文章的通訊作者及芭芭拉麥克林托克在康奈爾大學(xué)生子的生物學(xué)和遺傳學(xué)教授."如果你想了解轉(zhuǎn)錄如何發(fā)生的基本過程,，那你就需要了解推動(dòng)這一過程的步驟,，"Petesch補(bǔ)充道。為梳理出這樣的過程,，Petesch和Lis利用了果蠅中的熱休克基因,，當(dāng)溫度超過一個(gè)閾值時(shí)（例如對(duì)于果蠅來說的熱天及當(dāng)人發(fā)燒時(shí)）熱休克基因被激活。熱休克基因存在于許多生物中,，當(dāng)溫度升高時(shí)啟動(dòng)程序保護(hù)細(xì)胞免受損害,。采用熱,研究人員能夠在幾秒內(nèi)快速啟動(dòng)DNA的解折疊及熱休克基因的轉(zhuǎn)錄。
當(dāng)溫度升高時(shí),，一種叫做熱休克因子的蛋白推動(dòng)轉(zhuǎn)錄發(fā)生所必須的步驟,。Petesch和Lis發(fā)現(xiàn),熱休克因子結(jié)合到熱休克基因并激活了涉及一些關(guān)鍵酶在內(nèi)的進(jìn)程,最終引起多聚ADP核糖聚合酶(PARP)在局部合成多聚ADP核糖(PAR,一種類似于DNA和RNA的多聚物).
當(dāng)DNA被壓縮時(shí),DNA鏈緊密圍繞在組蛋白上,形成核小體.但是,事實(shí)表明,PAR和DNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合組蛋白,這有助于DNA的展開及解壓縮.研究人員發(fā)現(xiàn),在溫度升高的數(shù)秒內(nèi),在轉(zhuǎn)錄發(fā)生前熱休克因子被招募并啟動(dòng)修飾組蛋白及解壓縮DNA的程序.
"這個(gè)過程完全獨(dú)立于RNA聚合酶II對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄,"Petesch.Lis補(bǔ)充道,"然而,這個(gè)過程又完全依賴于熱休克因子和PARP合成PAR鏈的能力，對(duì)于迅速移除核小體及解開所誘導(dǎo)的基因是非常必要的,。"
幾十年以來PARP一直與DNA修復(fù)同樣重要并在某些癌癥中為治療靶標(biāo),。
該消息由康奈爾大學(xué)提供。（生物谷bioon.com）
doi:10.1016/j.molcel.2011.11.015
PMC:
PMID:
Activator-Induced Spread of Poly(ADP-Ribose) Polymerase Promotes Nucleosome Loss at Hsp70
Steven J. Petesch，John T. Lis
Summary：Eukaryotic cells possess many transcriptionally regulated mechanisms to alleviate the nucleosome barrier. Dramatic changes to the chromatin structure of Drosophila melanogaster Hsp70 gene loci are dependent on the transcriptional activator, heat shock factor (HSF), and poly(ADP-ribose) polymerase (PARP). Here, we find that PARP is associated with the 5′ end of Hsp70, and its enzymatic activity is rapidly induced by heat shock. This activation causes PARP to redistribute throughout Hsp70 loci and Poly(ADP-ribose) to concurrently accumulate in the wake of PARP's spread. HSF is necessary for both the activation of PARP's enzymatic activity and its redistribution. Upon heat shock, HSF triggers these PARP activities mechanistically by directing Tip60 acetylation of histone H2A lysine 5 at the 5′ end of Hsp70, where inactive PARP resides before heat shock. This acetylation is critical for the activation and spread of PARP as well as for the rapid nucleosome loss over the Hsp70 loci.
