一个偷窃的转录因子是如何主宰基因组的

根据加州理工学院领导的一项新研究，一种强大的dna结合蛋白，转录因子PU.1，会窃取其他转录因子，并为自己的目的招募它们，有效地主导了发育免疫细胞的基因调控。这项研究是在阿尔伯特·比林斯·鲁多克生物学教授艾伦·罗森伯格的实验室进行的。一篇描述这项工作的论文发表在6月19日的杂志上免疫力．

在干细胞生命的某个时刻，它必须做出不可逆的转变，发展成特定的细胞类型。当这种情况发生时，它的细胞核开始活跃起来:一种叫做转录因子的蛋白质附着在细胞DNA的特定位置(称为结合位点)上，调节各种基因的表达基因．这种行为基因调控是我们在人体中看到的细胞多样性的关键——神经元、肌肉细胞、免疫细胞．然而，转录因子如何决定基因的开启或关闭仍然知之甚少。

现在，一种被称为PU.1的转录因子被发现会将转录因子从它们的其他工作中偷走，不仅迫使它们与PU.1一起工作，而且还有效地关闭了这些因子先前作用的基因。

“我们的发现帮助我们理解干细胞是如何做出分化决定的，”高级博士后学者、该研究的共同第一作者博之·细川说。“虽然我们专门研究了T细胞，但我们预计这些转录因子的行为与任何类型的细胞(如肌肉或运动神经元)大致相似。PU.1似乎是一种影响基因表达的主转录因子。”

基因就像蓝图，为构建细胞并赋予细胞功能的蛋白质编码。解码基因的第一步被称为转录，在这个过程中，给定的基因被读取并复制成RNA形式，用于蛋白质合成。如果一个细胞大量需要某种特定的蛋白质，其相应的基因就会上调。如果一个细胞不再需要某种蛋白质，相应的基因就会被下调或关闭。

转录因子，顾名思义，通过锁定DNA上的结合位点来调节转录。有数百种不同的转录因子，每一种因子都能控制多个基因，每一种因子都能识别不同的DNA序列，称为结合位点。在这些位点上，因子可以与其他因子结合，以组合方式共同工作，并修改基因表达。从理论上讲，转录因子只作用于位于因子结合位点附近的基因。然而，有时一个因子能与之物理结合的基因并不是实际改变其表达以响应该因子的相同基因。根据这项新研究，这种情况可能发生，因为转录因子之间的竞争方式。

一个特殊的转录因子，PU.1，只存在于发育的早期阶段干细胞变成T细胞。它可以产生强大的影响:当PU.1从细胞中消失时，细胞中基因表达的整个模式都会发生变化，这是T细胞发育的一个关键里程碑。因此，PU.1是一个多功能的调节器，可以调高基因转录或者抑制它。但奇怪的是，在PU.1结合的实际位点，它似乎只会打开基因;它是如何阻止其他基因进入的一直是个谜。罗森伯格和她的团队致力于确定这是如何发生的。

研究人员发现，PU.1会窃取其他转录因子。当PU.1不存在时，其他转录因子会继续发挥作用，结合到基因组上各自的位点上。当PU.1出现时，其他几种转录因子被吸引过来，忽略了它们在其他基因上的功能。结果，这些基因关闭，而PU.1调节的基因被增强。因此，在存在的早期发育阶段，PU.1能够降低它甚至没有物理结合的基因的表达。

“我们发现转录因子实际上可以控制基因表达，而不直接与基因结合，”联合第一作者、前博士后学者Jonas Ungerbäck说，他现在瑞典隆德大学。

Rothenberg说:“这解释了许多关于生物发育状态微调的谜团。”“生物系统非常敏感，所以一旦存在竞争转录因子对于绑定，你可以产生连锁反应。PU.1实际上影响了另一个因素的活性，而这个因素正被从其正常功能中移除，这表明这个因素以一种意想不到的方式非常强大。”

这篇论文题为《转录因子PU.1抑制和激活》基因表达T早期细胞通过重定向合作伙伴转录因素约束力。”