Nat Rev Gene:評論文章解析轉錄因子結合機理

近日，國際著名雜誌Nature Reviews Genetics在線刊登了一篇評論文章「Gene regulation: Resolving transcription factor binding」，文章中，作者解析了轉錄因子是如何進行結合的？

轉錄因子和DNA在活體內的結合是一個被高度調節的過程。通過改進在活體內識別結合位點或在體外識別結合親和力的技術，3項研究如今改進了我們對於轉錄因子捆綁被DNA序列或被輔因子相互作用調節的認識。

為了增加轉錄因子結合位點的解析度，Rhee和Pugh改進了已有的染色質免疫沉澱法之後的測序（ChIP–seq）技術。ChIP–seq的局限在於一些DNA不會與不感興趣的受到汙染的測序庫蛋白質捆綁在一起，導致了很高几率的假陽性。作為補償，目前正在使用高嚴密性的數據篩選，但這又導致了難以識別一些真正的結合位點。Rhee和Pugh於是在蛋白質被DNA交聯後引入了一種核酸外切酶步驟；這種做法排除了DNA側翼的交聯位點和DNA汙染物。他們把這種方法稱為ChIP–exo，並用它來以比ChIP–seq更高的解析度識別低使用率結合位點。例如，在人類細胞中，他們能夠比之前的報導識別出更多的轉錄調節因子CTCF的結合位點。

序列特異性並非是蛋白質—DNA結合的唯一調節因子；一些擁有未知DNA結合域的輔因子蛋白質能夠形成具有轉錄因子並可調節其活性的複合物。Slattery等人將配體系統進化指數富集（SELEX）技術——用來確定針對一個DNA序列的蛋白質特異性——和高通量測序耦合在一起，從而確定輔因子如何調節DNA的結合優先性。作者利用這種SELEX–seq方法研究了是否果蠅的輔因子外突（EXD）能夠調節所有8種同源（HOX）轉錄因子的DNA結合特異性。儘管它們具有不同的功能，這些蛋白質在體外都能夠結合到高度相關的序列。作者發現，EXD結合HOX蛋白質調節了這些蛋白質的序列特異性。他們確定了3類結合位點的優先性，在果蠅的發育過程中，HOX蛋白質域的表達沿著軸線的前後共線；因此，這些結合優先性在一定程度上解釋了HOX蛋白質的不同功能。

在第三項研究中，Siggers等人將定製的蛋白質結合微陣列（PBM）與表面胞質基因組共振（SPR）試驗耦合以確定沒有獨自結合DNA的輔因子如何影響轉錄因子的DNA結合特異性。他們發現，為了結合到一個特別的目標位點集合，酵母轉錄因子Cbf1需要一個具有Met28輔因子和Met4轉錄活化蛋白質的複合體。這種蛋白質複合體及其目標位點的相互作用通過來自已知Cbf1結合位點的一個固定距離的一個特定序列模體被提高了。因此，缺乏任何內生DNA結合特異性的輔因子涉及到轉錄因子複合物對其目標位點的補充。

這3項研究強調了DNA—蛋白質相互作用的微妙之處，並且在這些研究中所表現出的方法論的改進將更進一步幫助剖析這些複合體調節的相互作用。（生物谷Bioon.com）

Gene regulation: Resolving transcription factor binding

Hannah Stower

The binding of transcription factors to DNA in vivo is a highly regulated process. Through the refinement of techniques for identifying in vivo binding sites or in vitro binding affinities, three studies have now improved our understanding of the regulation of transcription factor binding both by DNA sequence and by cofactor interactions.