生物谷報道：來自康奈爾大學(xué)應(yīng)用與工程物理學(xué)院（School of Applied and Engineering Physics,，生物谷注）,，分子生物學(xué)與遺傳性學(xué)系的研究人員發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)錄的分子機(jī)器——將DNA片段的信息通過精巧的機(jī)制轉(zhuǎn)換成mRNA鏈——在細(xì)胞核的特殊“轉(zhuǎn)錄制造廠”并不是固定的。相反,，RNA合成酶II（RNA polymerase II,，Pol II，生物谷注）和其它關(guān)鍵分子能在一個活性基因位點(diǎn)處組裝,，無論這個基因處在什么位置,。
這項(xiàng)研究由分子生物學(xué)與遺傳學(xué)專家John T. Lis領(lǐng)導(dǎo)完成，文章第一作者是康奈爾大學(xué)在讀博士姚杰（Jie Yao,，音譯,，生物谷注），參與研究的還包括應(yīng)用物理學(xué)教授Watt W. Webb，這一研究成果公布在12月28日的Molecular Cell雜志上,。
（活細(xì)胞多光子顯微成像實(shí)時追蹤熱激活位點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄激活）
利用一種新技術(shù)：多光子顯微（Multiphoton microscopy）技術(shù)——這種技術(shù)由Webb發(fā)展出來,，能獲得活體高精度3D成像,，研究人員觀測了多線染色體（polytene chromosome,，生物谷注），這種染色體是由核內(nèi)DNA多次復(fù)制產(chǎn)生的子染色體平行排列, 且體細(xì)胞內(nèi)同源染色體配對, 緊密結(jié)合在一起, 從而阻止了染色體纖維進(jìn)一步聚縮, 形成體積很大的由多條染色體組成的結(jié)構(gòu),。
研究人員激活了熱激基因——用于保護(hù)細(xì)胞免受溫度突然增高的傷害,，之后從轉(zhuǎn)錄一開始就實(shí)時追蹤這些基因，并且研究人員也用熒光標(biāo)記標(biāo)記了Pol II,，用以追蹤其在細(xì)胞核中的移動情況,。
一些報道認(rèn)為活性基因會移動到一個特殊的細(xì)胞核位置進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但是在這篇研究論文中,，康奈爾的研究人員認(rèn)為基因的活性并不依賴于特定的位點(diǎn),，即所謂的“轉(zhuǎn)錄制造廠”。
Lis表示,，“在轉(zhuǎn)錄過程中,，基因會解開，被聚合酶結(jié)合,，但是他們并不會在一個單一的地方聚集”,，相反，轉(zhuǎn)錄機(jī)器無論其位于細(xì)胞核的何處,，都能在called-upon位點(diǎn)組裝,。
為了驗(yàn)證這一研究結(jié)果不僅適用與多線染色體，也適用與正常染色體,，研究人員又利用了一種稱為熒光原位雜交（fluorescence in situ hybridization,，生物谷注）的技術(shù)，這種技術(shù)可以幫助研究人員追蹤組裝好的細(xì)胞染色體中的特殊DNA序列,。
在對共調(diào)控?zé)峒さ鞍祝赐瑫r轉(zhuǎn)錄的基因,，生物谷注）位點(diǎn)的研究過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)在熱激基因還沒有相互靠近之前,，不同位點(diǎn)的共調(diào)控基因會在熱激之后相互配對,，而在多線染色體中，基因并不會移動到轉(zhuǎn)錄的某一單一位點(diǎn),。
進(jìn)一步,，研究人員利用光脫色熒光恢復(fù)技術(shù)(fluorescence recovery after photobleaching FRAP，生物谷注）發(fā)現(xiàn)隨著時間推移,，Pol II開始隨著活性基因新形成的“小室”循環(huán)工作,。
目前Lis等人正在尋找轉(zhuǎn)錄過程中的其它分子，檢測是否具有相同的機(jī)制，“我們希望能發(fā)現(xiàn)體內(nèi)新的途徑,，了解基因如何進(jìn)行調(diào)控的,。”
生物谷推薦原始出處：
Molecular Cell, Vol 28, 978-990, 28 December 2007
Article
Intranuclear Distribution and Local Dynamics of RNA Polymerase II during Transcription Activation
Jie Yao,1,3 M. Behfar Ardehali,2 Christopher J. Fecko,1 Watt W. Webb,1, and John T. Lis2,
1 School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA
2 Department of Molecular Biology and Genetics, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA
Corresponding author
Watt W. Webb
[email protected]
Corresponding author
John T. Lis
[email protected]
Transcription activation causes dramatic changes in a gene's compaction and macromolecular associations and, in some cases, triggers the translocation of the gene to a nuclear substructure. Here, we evaluate the location, movement, and transcriptional dynamics of Drosophila heat shock (HS) genes both by two-photon microscopy in live polytene nuclei and by FISH in diploid nuclei. The different HS loci occupy separate nuclear positions. Although these loci decondense upon HS, they do not undergo a detectable net translocation nor are they preferentially localized to the nuclear periphery or interior. Additionally, fluorescence recovery after photobleaching reveals that, shortly after HS, newly recruited RNA polymerase II (Pol II) enters elongation via an “efficient entry” mode, which is followed by the progressive establishment of transcription “compartments” at Hsp70 loci where concentrated Pol II is used in a “local recycling” mode. Pol II at highly transcribed developmental loci exhibits dynamics resembling combinations of these Hsp70 transcription modes.
