Cell:不翻译蛋白质的RNA还有啥用——调控基因表达
在细胞中，DNA转录而成的RNA是细胞生产蛋白质的模板。大多数基因组都能转录成RNA，但只有一小部分RNA来自基因组的蛋白质编码区。为什么非编码区域也被转录？它们究竟有何功能？来自宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院Shelley Berger教授领导的研究小组探索了这一问题。
Berger和她的博士后Daniel Bose致力于研究增强子对基因表达的调控作用。增强子是基因组的非编码区域，它虽然离蛋白质编码区域较远，但可以增强同它连锁的蛋白质编码基因的表达效率。因而细胞能够在短时间内生产出更多所需的蛋白质分子。称为增强子RNA（eRNAs）的一组非编码RNA从增强子序列转录。尽管它们对于促进基因表达至关重要，但其中的具体机制尚未明确。
CBP可直接与RNA结合
研究小组为揭示这些eRNAs的功能机制提供了新线索，他们发现CBP（CREB结合蛋白）可以直接与eRNAs结合。CBP是一种重要的转录辅激活因子，具有高度保守的序列，能够与300多种转录因子相结合，被认为是哺乳动物基因转录调控中的关键位点。CBP在转录活化过程中主要起乙酰转移酶、桥梁以及支架作用。eRNAs与CBP结合，通过调节乙酰化来控制生物体中的基因表达模式，DNA乙酰化可以使细胞核内致密的染色质变得松散从而促进转录。这一研究成果发表于近日的Cell杂志上。
“我们体内的细胞共享相同的基因和DNA序列，不同之处仅在于这些基因如何表达，”Bose说，“增强子和eRNA是这一过程的关键，我们的工作展示了eRNAs产生这些不同基因表达模式的新途径。我们猜想eRNA是否能直接与CBP相互作用，这一猜想最终得到证实。”
图片来源：参考文献
RNA与CBP的HAT结构域结合刺激乙酰化活性
使用生化测定，研究人员发现CBP与RNA结合的区域在CBP的组蛋白乙酰转移酶（HAT）结构域内，这一区域是CBP/P300的特有序列。通过结合到该区域，eRNA可以直接刺激CBP的乙酰化活性。
“癌症生物学领域中对增强子和eRNA的兴趣越来越强，因为缺陷型增强子可以引起太多或太少的蛋白质产生，或者可以导致编码区被关闭或开启，或者可以使蛋白质生产时机紊乱。” Berger说。了解更多关于增强子和eRNA的功能将对肿瘤学家产生帮助，因为最近的人类肿瘤DNA测序显示与癌症和其他疾病相关的许多突变发生在基因组的增强子区域——而不是蛋白质编码区域。
“从根本上说，这一研究十分重要，因为我们发现增强子RNA在整个基因组和指导蛋白质生产的过程中扮演着重要角色，”Berger说，“我们在整个基因组中确定，增强子RNA是与CBP结合的最常见的RNA类型，通过进行这种相互作用，eRNA在调节CBP活性和基因表达中发挥关键作用。”
参考资料：
RNA Binding to CBP Stimulates Histone Acetylation and Transcription
'Mysterious' non-protein-coding RNAs play important roles in gene expression
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Nature子刊：除了酶和蛋白复合体，端粒RNA也对端粒功能至关重要！
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