細胞類型特異性轉錄選擇性依賴中介體

2020-11-29 科學網

細胞類型特異性轉錄選擇性依賴中介體

作者:

小柯機器人

發布時間:2020/6/2 20:47:09

奧地利科學院Georg E. Winter、德國馬普所Patrick Cramer等研究人員合作發現,細胞類型特異性轉錄選擇性依賴中介體。2020年6月1日,《自然—遺傳學》在線發表了這一成果。

研究人員通過耦合快速亞基降解與正交實驗讀數來量化了中介體調控的RNA聚合酶II(Pol II)動力學。與相分離驅動的轉錄起始模型相一致,在中介體降解後,大量低磷酸化的Pol II簇迅速分解。這伴隨著細胞類型特異性轉錄迴路的選擇性顯著破壞。

 

值得注意的是,大多數其他基因的轉錄輸出在很大程度上不受急性中介體敲低的影響。這些基因轉錄活性的維持與依賴CDK9的補償性反饋迴路有關,進而提高了基因組中Pol II暫停釋放的速率。

 

總的來說,這些工作將人類中介體定位為一種全局性的共激活因子,可以選擇性地保護細胞類型特定的轉錄網絡功能。

 

據悉,中介體複合物利用DNA結合轉錄因子的信號來指導Pol II。儘管處於這一關鍵位置,但對人體細胞中介體的機制理解仍然不完整。

 

附:英文原文

Title: Selective Mediator dependence of cell-type-specifying transcription

Author: Martin G. Jaeger, Bjrn Schwalb, Sebastian D. Mackowiak, Taras Velychko, Alexander Hanzl, Hana Imrichova, Matthias Brand, Benedikt Agerer, Someth Chorn, Behnam Nabet, Fleur M. Ferguson, Andr C. Mller, Andreas Bergthaler, Nathanael S. Gray, James E. Bradner, Christoph Bock, Denes Hnisz, Patrick Cramer, Georg E. Winter

Issue&Volume: 2020-06-01

Abstract: The Mediator complex directs signals from DNA-binding transcription factors to RNA polymerase II (Pol II). Despite this pivotal position, mechanistic understanding of Mediator in human cells remains incomplete. Here we quantified Mediator-controlled Pol II kinetics by coupling rapid subunit degradation with orthogonal experimental readouts. In agreement with a model of condensate-driven transcription initiation, large clusters of hypophosphorylated Pol II rapidly disassembled upon Mediator degradation. This was accompanied by a selective and pronounced disruption of cell-type-specifying transcriptional circuits, whose constituent genes featured exceptionally high rates of Pol II turnover. Notably, the transcriptional output of most other genes was largely unaffected by acute Mediator ablation. Maintenance of transcriptional activity at these genes was linked to an unexpected CDK9-dependent compensatory feedback loop that elevated Pol II pause release rates across the genome. Collectively, our work positions human Mediator as a globally acting coactivator that selectively safeguards the functionality of cell-type-specifying transcriptional networks.

DOI: 10.1038/s41588-020-0635-0

Source: https://www.nature.com/articles/s41588-020-0635-0

相關焦點

  • 轉錄中介體複合物調控茉莉酸信號途徑
    轉錄中介體 (Mediator)是由多個在進化上高度保守的亞基組成的蛋白複合物。
  • Plant Cell:李傳友等發現轉錄中介體複合物調控茉莉酸信號途徑新機制
    轉錄中介體 (Mediator)是由多個在進化上高度保守的亞基組成的蛋白複合物。在基因轉錄過程中,轉錄中介體分別與基因特異的轉錄因子和RNA聚合酶II相互作用, 廣泛參與二者之間的信息傳遞,被稱為真核生物基因轉錄的中央控制器。在植物激素信號轉導研究中,人們主要關注激素特異的轉錄因子的作用,但對於轉錄中介體的功能及作用機理所知甚少。
  • 轉錄中介體的結構和功能獲揭示
    轉錄中介體的結構和功能獲揭示 作者:小柯機器人 發布時間:2019/8/23 17:12:25 美國國立衛生研究院癌症研究中心Rafael Casellas和科羅拉多大學 Francisco J.
  • 轉錄中介體Med23亞基參與神經分化
    1月6日,國際學術期刊Development 在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所王綱研究組的研究成果
  • 【中國科學報】中科院上海生科院發現控制肥胖及糖尿病轉錄中介體...
    【中國科學報】中科院上海生科院發現控制肥胖及糖尿病轉錄中介體基因 2014-11-26 中國科學報 黃辛 ,該所王綱研究組發現在小鼠肝臟中刪除中介體MED23基因,能減緩肥胖和糖尿病的發生發展。
  • Cell重磅,Hi-C測序揭示中介體的結構和功能
    總的來說,其中15個亞基對所有細胞類型的生存能力至關重要,而另外14個亞基可以是純合缺失的(圖3A)。在真核生物中,大多數mMED核心亞基的基本性質是一致的,就是保護核心Mediator和PIC結構。同時,作者的結果暗示哺乳動物細胞的體內轉錄和整體生存力要求酵母或最小核中無中介體亞基。
  • 遺傳發育所發現轉錄中介體調控幹細胞不對稱分裂和根形態建成的機理
    多細胞生物的器官發生和生長發育依賴於幹細胞的不對稱分裂。與動物幹細胞類似,植物幹細胞的不對稱分裂和特性維持通常由少數幾個核心轉錄因子控制。然而,人們尚不清楚SHR-SCR如何與通用轉錄機器密切溝通,從而精確控制靶標基因的時空特異性表達。
  • Nature:轉錄輔助因子對不同類型的核心啟動子具有特異性
    2019年5月26日訊/生物谷BIOON/---轉錄輔助因子(transcriptional cofactor, COF)在增強子與啟動子之間傳遞調控線索,是轉錄激活和基因表達的核心效應物。雖然已證實某些COF比其他COF更偏好某些啟動子類型,但是不同COF對不同啟動子顯示出的內在特異性的程度尚不清楚。
  • 轉錄調控研究簡史 | 值得收藏
    又經過了一系列的摸索,Roeder發現:先用高濃度鹽溶液處理細胞核——這會導致細胞核破裂及組蛋白解聚,緊接著利用超聲波將DNA打碎,同時釋放結合在DNA上的RNA聚合酶,最後以低濃度鹽溶液快速稀釋,使組蛋白選擇性地沉澱掉。通過這個方法得到的上清液就含有可溶的RNA聚合酶。上述溶液通過「DEAE-Sephadex」離子交換柱,再用硫酸銨溶液洗脫並檢測洗脫液的酶活。
  • 研究人員揭示乳腺細胞發育中細胞狀態特異性轉錄因子網絡和細胞譜...
    研究所的Geoffrey Wahl團隊在Cell Reports雜誌上發表文章「Single-Cell Chromatin Analysis of Mammary Gland Development Reveals Cell-State Transcriptional Regulators and Lineage Relationships」,利用最前沿的單細胞染色質可接近性圖譜揭示了正常乳腺發育過程中細胞狀態特異性轉錄因子結合位點的變化動態和細胞譜系的關係
  • DNA轉錄「控制器」的關鍵結構被破譯
    中介體是一種複雜的分子機器,在DNA(脫氧核糖核酸)的轉錄過程中扮演重要角色,被稱為「真核轉錄調控中的中央控制器」。據美國物理學家組織網7月3日報導,美國印第安納大學研究人員破譯了中介體最關鍵的部分——其頭部的蛋白組成結構,為研究中介體增加了重要的砝碼,使人們能更深入理解細胞中基因信息的轉錄過程。研究論文發表在7月3日《自然》雜誌網站上。
  • 【科技前沿】張宏團隊揭示自噬調控新機制:IPMK通過抑制轉錄因子...
    近年研究發現,轉錄因子、轉錄中介體Mediator和RNA聚合酶等轉錄組份通過液-液相分離形成轉錄凝聚體(transcriptional condensates),激活下遊基因轉錄【1-3】。但是當沒有受到轉錄信號刺激時,這些液-液相分離的轉錄因子與其他轉錄組分之間的相互作用是如何被調控的尚未被闡明。
  • 華東理工大學發展轉錄因子調節劑設計新方法—新聞—科學網
    科研團隊通過發展轉錄因子調節劑設計新方法,首次發現藜蘆胺是AP-1靶基因序列的天然調節劑並明確其作用機制。 隨著人類基因組的基本完成及各種組學工作的進展,生物學數據的積累呈指數性增長,藥物靶標類型也呈現出多樣性。據統計,轉錄因子在癌症相關基因中貢獻較多,然而在可藥性靶標中僅佔5.6%。儘管轉錄因子是一類極為重要的潛在藥物靶標,但卻因對其研究的複雜性和難度一直被忽視。
  • Science:揭示人體組織中細胞類型特異性QTL
    然而,這些研究主要是通過測量大塊組織(bulk tissue)樣本的基因表達來進行的,從而掩蓋了基因調控效應的細胞特異性,進而限制了它們的功能解釋。鑑定具有活性QTL的細胞類型將是揭示導致複雜性狀變異的分子機制的關鍵。最近的研究展示了通過使用細胞類型比例的計算估計,從大塊組織RNA測序數據中識別細胞類型特異性QTL的可行性。到目前為止,這樣的方法只應用於有限數量的細胞類型和組織。
  • Science:揭示人體組織中細胞類型特異性QTL
    然而,這些研究主要是通過測量大塊組織(bulk tissue)樣本的基因表達來進行的,從而掩蓋了基因調控效應的細胞特異性,進而限制了它們的功能解釋。鑑定具有活性QTL的細胞類型將是揭示導致複雜性狀變異的分子機制的關鍵。最近的研究展示了通過使用細胞類型比例的計算估計,從大塊組織RNA測序數據中識別細胞類型特異性QTL的可行性。到目前為止,這樣的方法只應用於有限數量的細胞類型和組織。
  • ...的競爭在表皮微環境中選擇性保留抗原特異性組織駐留記憶性T細胞
    TGFβ的競爭在表皮微環境中選擇性保留抗原特異性組織駐留記憶性T細胞 作者:小柯機器人 發布時間:2020/11/20 14:36:56 美國匹茲堡大學Daniel H.
  • Genes Dev:利用基因條形碼鑑定特異性的轉錄因子
    2016年9月8日/生物谷BIOON/--相同的DNA存在於有機體的每個細胞中,但是一些基因僅在一個給定的細胞中表達。作為對多種生物學信號作出的反應,這些基因由被稱作轉錄因子的蛋白所激活。因此,不論在健康時還是在患病時,轉錄因子調節著大多數細胞過程。
  • T細胞活化過程中通過細胞外囊泡選擇性釋放抑制活化的tRNA片段| Cell Reports
    它們是在exRNA中檢測到的最普遍的小RNA種類之一,並且在細胞中它們在miRNAs中排名第二。早期研究檢測到癌症患者尿液中的tRF,提高了tRF可能是致癌的可能性,並且它們可能被主動釋放到體液中。tRF可以從附睪體轉移到精子,表觀遺傳地將關於父親飲食和新陳代謝的信息傳遞給後代。tRF還影響體細胞中的許多功能,包括細胞增殖、癌症進展和內源性逆轉錄元件的活性。
  • 科學網—發現控制肥胖及糖尿病轉錄中介體基因
    中科院上海生科院