2009-03-18

新模型證明蛋白質如何找到正確的 DNA 序列

Important new model shows how proteins find the right DNA sequences
http://www.physorg.com/news156426603.html

March 16th, 2009

(PhysOrg.com) -- (瑞典)Uppsala 大學與哈佛大學的研究者共同發展出一套新的理論性模型來解釋蛋白質如何能迅速找到特定的 DNA 序列,即便染色體上有許多障礙在那裡妨礙。這些發現發表在今日的科學期刊 Nature Physics 中。

在活細胞中,DNA 結合蛋白質調控各種基因的活性,故不同的細胞能夠在正確的時間完成正確的任務。為了讓此能夠運作,DNA 結合蛋白尋找正確的 DNA 位址得要夠快。這個新研究背後的團隊先前成功的測定,個別的蛋白分子只需花幾分鐘的時間就能夠識破幾百萬個近乎相同的結合選擇,並找到正確的位置來結合。不過,這仍比那些已確立的理論性模型 -- 那預測,DNA 結合蛋白如何藉由在細胞質內以及沿著各股 DNA 之間交替擴散,找到它們抵達適當位置的路線 -- 所預測的更慢。

"也把「當蛋白質要沿著各股 DNA 擴散時,有許多障礙擋在路中央」這項事實納入考量後,我們現在能更精確的計算它們要花多少時間尋找它們的門路," Johan Elf 表示,生物資訊學中心分子生物技術副教授。

除了在尋找 DNA 上正確位置所需時間這方面,提供更精確的預測之外,這套新理論性模型也解釋為何有一種最理想的 DNA 結合蛋白總濃度。如果那太多,那麼它們簡直不可能在一個合理的時間內找到結合地點,因為蛋白質將會彼此妨礙。如果那太少,那麼進行的速度也會慢下來,因為沒有足夠的蛋白來進行搜尋。最後,新模型提供了一種解釋:為何有這麼多 DNA 結合蛋白也輔助性的(auxiliary)結合到調控位置附近的結合位置,因而形成 DNA 環(DNA loops)。結果證明,這能夠縮短找到正確位置的時間。

"更詳細理解基因調控很重要,因為它最終對於那些因細胞控制功能出現問題而存在的疾病,能提供一種更好的了解,例如癌症," Johan Elf 說。

※ 相關報導:

* Effects of macromolecular crowding and DNA looping on gene regulation kinetics
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/abs/nphys1222.html

Gene-Wei Li, Otto G. Berg & Johan Elf
Nature Physics Published online: 15 March 2009
doi: 10.1038/nphys1222
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1 則留言:

Dairo 提到...

這篇文章的第一作者李勁葦(Li, Gene-Wei)是臺灣人唷!相當優秀的科學家,相當棒的研究文章。