Nat Commun：为何基因调节作用会被限制？

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刊登在国际杂志Nature Communications上的一项研究报告中，来自奥地利的研究人员通过研究开发出了新的框架来分析“全局串扰”（global crosstalk）对基因调节的效应。

分子识别是基因转录调节的基础，而基因调节是细胞控制基因表达的主要机制；基因调节的特殊性源于不同转录因子及DNA上短的调节序列（结合位点）间的结合作用，尽管每一种类型的转录因子都会优先结合特定的调节性DNA序列，但有证据表明，这种结合的特异性是有限的，而且转录因子同时也会结合其它的非同源靶点；如果这些位点碰巧是其它基因的调节元件的话，那么非同源的结合或许并不会仅仅剔除转录因子，而且还会激活对基因调节的干扰作用，这就表明基因调节间的串扰作用或许就是全局性的。

在题为“Intrinsic limits to gene regulation by global crosstalk”的研究报告中，研究者Calin Guet教授等人通过研究构建了一种生物物理学模型，用来揭示基因转录调节的串扰作用，从而也可以阐明调节和和其结合位点之间所有的交联作用；文章中研究者鉴别出了对串扰严重性有主要影响的参数，当对某些参数难以估计时，研究者就发现，对于这些参数而言或许存在一种串扰的下限，这就预示着“串扰地面”（下限）的存在，而如果通过细胞将转录因子的浓度调整到最佳，同时补偿非同源性位点的隔离，这或许并不能克服串扰下限的存在。

尽管大部分的生物物理学约束都可以在单一遗传性调节元件的水平下被理解，但研究者仍然发现这种串扰作用仍然具有一定的特殊性，其部分源于对分子识别的生物物理学限制，而其产生的累积效应则会以全局性方式出现；在单个遗传调节元件的水平下，通过增加同源性转录因子的水平或在启动子上诱导多个结合位点，就可以避免串扰作用的发生，而仅当这些同源性的转录因子扮演其它基因的非同源性转录因子，或者启动子上的新型结合位点可以明显增加非同源性结合形态的数量时，这种全局性串扰作用的限制才会变得更加清晰一些。

原始出处

Tamar Friedlander, Roshan Prizak, Călin C. Guet, Nicholas H. Barton & Gašper Tkačik.Intrinsic limits to gene regulation by global crosstalk.Nat Commun.2016