소개 :
유전자 전사는 단백질의 합성 및 다양한 세포 기능의 조절에 필수적인 생물학의 기본 과정이다. 포유 동물 세포에서, 전사는 다수의 조절 요소, 전사 인자 및 염색질 변형을 포함하는 엄격하게 제어 된 공정이다. 광범위한 연구에도 불구하고, 유전자 전사 조절의 기본 메커니즘에 대한 포괄적 인 이해는 여전히 애매 모호하다. 이 연구는 포유 동물 세포에서 유전자 전사가 어떻게 조절되는지에 대한 기계적 통찰력을 제공하는 것을 목표로한다.
방법 :
이 연구는 포유류 세포에서 유전자 전사 조절의 메커니즘을 조사하기 위해 단일 분자 형광 이미징, 염색질 면역 침전 (ChIP) -Seq 및 RNA-Seq를 포함한 최첨단 기술의 조합을 사용 하였다. 살아있는 세포 영상 기술은 전사 인자 결합 역학의 직접적인 관찰 및 전사 개시 복합체의 형성을 허용했다. ChIP-Seq 및 RNA-Seq 분석은 각각 전사 인자 점유 및 유전자 발현 패턴에 대한 게놈 전체 정보를 제공 하였다.
결과 :
1. 동적 전사 인자 결합 : 단일 분자 영상은 전사 인자가 유전자 조절 영역에서 동적 결합 거동을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 전사 인자의 결합 동역학 및 거주 시간은 유전자 발현 수준과 상관 관계가있는 것으로 밝혀졌다.
전사 개시 복합체 어셈블리 : 라이브 셀 이미징은 전사 개시 복합체의 단계적 조립을 포착 하였다. 전사 인자 및 RNA 폴리머 라제 II의 순차적 모집이 관찰되어, 전사 개시의 시간적 조절에 대한 통찰력을 제공 하였다.
3. 염색질 변형의 역할 : Chip-Seq 분석은 활성 및 억제 된 유전자와 관련된 특정 염색질 변형을 확인했습니다. 히스톤 아세틸 화 및 메틸화 패턴은 전사 인자 결합 및 전사 개시를 조절하는 것으로 밝혀졌다.
4. 강화-프로모터 상호 작용 : RNA-Seq 및 ChIP-Seq 데이터는 유전자 조절 영역 (인핸서)과 유전자 프로모터 사이의 장거리 상호 작용의 존재를 밝혀냈다. 인핸서-프로모터 루프의 형성은 전사 활성화를 촉진하는 것으로 밝혀졌다.
토론 :
이 연구의 발견은 포유 동물 세포에서 유전자 전사의 조절에 대한 기계적 통찰력을 제공합니다. 전사 인자의 동적 결합, 전사 개시 복합체의 단계적 조립, 염색질 변형의 역할 및 인ancer- 프로모터 상호 작용의 형성은 유전자 발현의 정확한 제어에 집합 적으로 기여한다. 이러한 메커니즘을 이해하는 것은 세포 과정 및 질병 발달의 분자 기반을 해독하는 데 중요합니다. 유전자 전사의 조절 원리를 설명함으로써,이 연구는 인간 질병에서 유전자 발현 조절 조절을 표적으로하는 치료 중재에 대한 새로운 길을 열어줍니다.
