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一种新方法允许研究人员系统地识别在细胞核内解包DNA的特化蛋白质，使通常致密的DNA更易于进行基因表达和其他功能。该方法由宾夕法尼亚州立大学的一组研究人员开发，并且这些蛋白质的共同特征在7月12日在线发表在“分子细胞”杂志上的论文中有所描述。
“我们的基因组非常紧凑，这意味着存在可访问性问题，”宾夕法尼亚州立大学生物化学与分子生物学和物理学助理教授，该研究的高级作者卢柏说。“各种蛋白质需要获取DNA以将其信息复制到最终用于制造蛋白质的RNA中，但DNA被紧紧地包裹在称为组蛋白的蛋白质周围，然后被包装成称为核小体的珠状结构。这些紧密堆积的核小体使其他蛋白质难以结合。
“为了解决这个问题，细胞使用我们所谓的'核小体移位因子'来侵入浓缩的DNA并将其打开。在这项研究之前，我们缺乏筛选这些因子并进行评估的一般方法。”
核小体置换因子是一种特殊的转录因子，这种蛋白质与短的特定DNA序列结合，称为结合位点以控制基因表达。它们也被称为动物细胞的先驱因子。研究人员开发了一种快速，廉价的“高通量”方法，根据其取代核小体的能力筛选和分类大量转录因子。该方法人工地将转录因子结合位点整合到核小体中，并检查哪些因子能够减少核小体的存在。
研究人员确定了新的和以前已知的核小体置换因子。这些因子，特别是那些强烈耗尽核小体的因子，往往在细胞核中高度丰富，并与DNA紧密结合。
“我们认为这些因素中的一些可以与核小体在物理上与DNA上的位置竞争结合，”Bai说。“它们可以利用DNA复制过程，当核小体被暂时中断并因此释放出一些DNA。因为细胞中有这么多强核小体置换因子，它们立即跳到DNA上的结合位点并且他们拒绝分离。在此基础上组装核小体是很困难的。“
研究人员还发现了一些可以取代核小体的转录因子，而无需进入DNA复制过程。
“尽管几十年来我们已经了解了其中的一些因素，但我们仍然没有关于它们如何工作的分子细节，”白说。“例如，未来我们希望研究这些蛋白质的哪些特定部分对核小体移位很重要。”
除了鉴定一套新的核小体置换因子外，本研究还在相对简单的酵母系统中提供了这种筛选方法的概念证明。研究人员计划将这种方法扩展到更复杂的系统，如哺乳动物，以及不同的细胞类型和发育阶段。
“先锋因素与细胞分化为不同的特化细胞类型有关，”Bai说。“如果我们能够确定细胞类型转换中涉及的关键因素，我们最终可能能够设计转录因子的组合，以人为地指导细胞的命运。至少，这是梦想。”
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