细胞核内2米DNA如何塞进微小空间?细胞打开基因保险箱之谜?

在基因调控的微观世界里,INO80这一“智能泊车系统”有着独特脾气和高效技能,却也受侧翼DNA长度的制约,其工作机制的奥秘正逐渐被揭开。

INO80的独特调节功能

INO80在DNA世界中扮演着关键角色,它如同一位技艺精湛的泊车大师,能消耗ATP能量,在DNA链上滑动、驱逐或重组核小体,以此调控基因的可及性。它会精准地在TSS区域清理出约140个碱基对宽的核小体耗尽区,为基因活动创造有利条件,对维持基因启动子和复制起点区域精密的染色质结构意义重大。

侧翼DNA长度的影响

INO80的工作效率对核小体旁边的侧翼DNA长度极为敏感。体外实验中,当核小体旁边的侧翼DNA长度只有40 bp时,INO80移动它的速度极其缓慢,几乎处于“怠工”状态;而侧翼DNA长度为80 bp时则表现不同,这一现象凸显了侧翼DNA长度对其功能的重要性。

三维结构解析

研究人员利用冷冻电镜技术,解析了INO80结合在含80 bp侧翼DNA(长跑道)和40 bp侧翼DNA(短跑道)的核小体上的三维结构。这一技术手段为深入了解INO80的工作机制提供了直观的结构信息,也为后续提出理论模型奠定了基础。

自抑制模型提出

基于实验和结构分析,研究人员提出全新的“自抑制模型”。当侧翼DNA长度不足时,Arp8模块会主动进行构象翻转,物理性地阻断HSA区域与DNA的接触,将整个INO80复合物锁定在“自抑制”的失活状态,这解释了侧翼DNA长度影响INO80活性的内在原因。

实验验证

为证明这一模型,研究人员对Arp8 N末端的几个关键酸性氨基酸进行突变。结果显示,对于短侧翼DNA(40 bp)的核小体,突变后的INO80活性大幅提升,在40 bp核小体上的重塑速率提升约100倍,而在80 bp核小体上几乎不受影响,有力地验证了“自抑制模型”。

酵母核小体的特性

在酵母核小体上,INO80表现出惊人的高效率。即使有80 bp的长侧翼DNA,Arp8模块的构象也更具动态性,在激活的中间态和稳定结合态之间转换。这种内在动态性可能使INO80更快进入最终滑动状态,解释了其高效的原因,且细胞可能通过信号如蛋白质磷酸化修饰来调节INO80的活性。

不禁让人思考,细胞究竟是如何精确调控这些信号来调整INO80的活性,以适应不同的生理过程?欢迎读者在评论区分享看法,也请点赞和分享本文。

版权所有 copyright 2019 青岛自由行旅游网 www.xinhaoshan.cn
连江县融媒体中心 高平市投资促进中心