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研究揭示植物基因组中相邻基因转录不会相互影响的机制
日期:2019-11-18 作者:未知 来源:iPlants 点击:
     确保一个基因的转录不会影响其邻近基因的表达,这是在基因组环境中对基因调控的根本挑战。在缺乏动物隔离蛋白同源物的植物中,防止转录干扰的机制尚不十分清楚。2019 年 9 月 25 日,《Nature Communications》在线发表了来自美国印第安纳大学 Scott D. Michaels 课题组题为“BORDER proteins protect expression of neighboring genes by promoting 3′ Pol II pausing in plants”的研究论文。该研究揭示了植物中 BORDER 蛋白可以通过防止 RNA 聚合酶 II 侵入下游基因的启动子来抑制转录干扰的模型。
    基因的转录不是孤立发生的,而是在其基因组环境的背景下发生的。一个基因的转录有可能影响或干扰其邻居的转录。转录干扰(TI)定义为一个基因的转录对位于下游中的第二个基因的直接负面影响。例如,如果两个基因串联定向在同一条 DNA 链上,则上游基因的延长 RNA 聚合酶 II(Pol II)可能会进入下游基因的启动子区域。这种“启动子侵入”有可能干扰转录因子的结合,预启动复合物的组装和/或核小体在下游基因的启动子上的定位。因此,控制上游基因的延伸和终止可能是预防下游基因 TI 的关键。
    之前研究表明,在动物中发现 Pol II 在启动子附近的停顿,是由 DRB 敏感性诱导因子(DSIF)和 NELF 复合体介导。相比之下,拟南芥和玉米中缺少 NELF同源物。然而,在一种称为 3'Pol II 暂停的现象中,在许多基因的转录末端位点(TES)附近观察到 Pol II 的显着增加。尚不清楚在植物中引起 3'Pol II 暂停的分子机制及其生物学意义。
    该研究揭示了一个负转录延伸因子家族 BORDER(BDR1,BDR2 和 BDR3)蛋白在基因间区域富集,并通过促进上游基因的 RNA 聚合酶 II 的 3'暂停来防止同一链上间隔较近的基因之间的干扰。此外,在 bdr1/2/3 突变体中,上游基因的 3'停顿减少,Pol II 占据转移到下游基因的启动子区域。尽管上游基因的表达在bdr1/2/3 突变体中不受影响,但 Pol II 从上游基因到下游基因的启动子区域的转移与下游基因表达的降低相吻合。因此,该研究证明了 BORDER 蛋白通过防止RNA 聚合酶侵入下游基因的启动子来抑制转录干扰的模型。
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