東北大學的科學家開發(fā)了一種基于病毒的方法，用于測量基因調(diào)控元件(稱為轉(zhuǎn)錄因子)隨著活生物體條件的變化而發(fā)生的變化。這項發(fā)表在 iScience 雜志上的研究將幫助科學家更清楚地了解基因調(diào)控，這對了解疾病如何發(fā)展以及可以采取哪些措施來治療它們具有重要意義。
轉(zhuǎn)錄因子直接調(diào)節(jié) DNA 代碼復(fù)制到 RNA，這是導致蛋白質(zhì)形成的過程。它們還在確定細胞的功能和特性方面發(fā)揮核心作用。但是，直到現(xiàn)在，還沒有一種方法可以測量它們在活生物體中的活動。我們的研究報告了一種量化‘體內(nèi)’多種轉(zhuǎn)錄因子活性的新方法。”
該方法涉及用病毒感染細胞，每個病毒都攜帶一個 DNA 序列，稱為轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合序列 (TFBS)，當它與其互補轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合時被激活。研究人員選擇了與 56 種不同轉(zhuǎn)錄因子之一結(jié)合的 TFBS。結(jié)合過程打開了病毒攜帶的另一個基因，該基因向細胞發(fā)出信號以制造熒光蛋白，這表明特定的轉(zhuǎn)錄因子在細胞內(nèi)是活躍的。然后用 PCR 測試測量熒光蛋白。
科學家們首先通過用病毒感染培養(yǎng)皿中不同類型的細胞來測試他們的方法，每個細胞都攜帶不同的 TFBS。他們發(fā)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)錄因子在每種細胞類型中都很活躍。他們還發(fā)現(xiàn)，他們可以通過用不同的藥物治療來改變每種細胞類型的轉(zhuǎn)錄因子譜。
然后，研究人員將他們的病毒注射到 15 天大的小鼠胚胎的大腦中，讓其發(fā)育和出生。將8-12個月大的小鼠分成三組。第一組在被安樂死前不久被轉(zhuǎn)移到更大、更舒適的籠子里，里面有玩具。第二組連續(xù)兩天被置于水中12分鐘，被迫游泳。第三組在他們的籠子里沒有受到任何影響?？茖W家們分析了大腦，發(fā)現(xiàn)三組小鼠之間的轉(zhuǎn)錄因子譜存在顯著差異。
“基于我們的方法，我們現(xiàn)在正試圖定量分析轉(zhuǎn)錄因子的活性如何隨著各種生理條件而變化，包括發(fā)育、學習、生活方式的改變、壓力和疾病進展，”Abe 說。“這些分析將有助于查明導致生物體可塑性變化的轉(zhuǎn)錄因子，并為了解其分子機制鋪平道路。”
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