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。
如今，在一項新的研究中，來自瑞士日內瓦大學的研究人員開發出一種新的技術來鑑定參與任何一種細胞過程和對任何一種生物學信號作出的反應的所有轉錄因子。這種方法的應用幾乎是無限的，不論是在醫學領域，還是在基礎生物學上。相關研究結果發表在2016年8月15日那期
Genes & Development期刊上，論文標題為「Unbiased identification of signal-activated transcription factors by barcoded synthetic tandem repeat promoter screening (BC-STAR-PROM)」。
在接受到一種生物學信號後，我們的每個細胞產生某些蛋白，如一個胰腺β細胞合成胰島素，或者一個白細胞分泌中和微生物的抗體。一旦被這個細胞檢測到，這種信號激活一種生物化學級聯反應來促進一個給定基因的表達。負責激活這個基因的轉錄因子結合到位於該基因上遊的啟動子的特異性DNA序列上。
用於準確靶向的隨機DNA論文通信作者、日內瓦大學理學院分子生物學系名譽教授Ueli Schibler說，「有1000多個人轉錄因子調節著大多數細胞過程。在很多基礎和應用生物學研究項目中，同時鑑定參與多種功能的所有轉錄因子將節省大量時間。」為此，Schibler和他的團隊開發出一種原創性的篩選技術。論文共同第一作者Pauline Gosselin解釋道，「我們構建出一種由3000多個啟動子組成的文庫，其中每個啟動子由重複的隨機DNA序列、一種發光標記和基因條形碼組成。隨機序列的重複性極大地增加鑑定一種特異性轉錄因子的可能性。」
在利用一種生物學信號激活人細胞之前，所有的這些啟動子都被導入這些細胞當中。論文共同第一作者Gianpaolo Rando說道，「在這種文庫中，由這種信號激活的人工合成基因經轉錄後產生mRNA。我們隨後通過鑑定與它們連接在一起的基因條形碼來追蹤它們。最終，在一個現存的資料庫中，這些啟動子中含有的這些重複性的隨機DNA序列允許挑選出結合到這些序列上的轉錄因子。」
一種通用的開創性工具這種方法被命名為條形碼合成串聯重複序列啟動子（BarCoded Synthetic TAndem Repeat PROMoter, BC-STAR-PROM）篩選，是基於2013年Schibler團隊開發的一種技術而開發出來的。Schibler說，「我們對它進行優化以便在單個實驗中同時監控大約3000個啟動子的活性，而不是將這些啟動子逐個地導入到這些細胞中。這意味著節省大量的時間和工作。」
這種BC-STAR-PROM技術能夠應用於任何一個旨在探究一種生物學信號或一種化學物的細胞影響的研究項目中。這種具有無限應用的開創性工具能夠被用來鑑定一種藥物、一種感染或者一種處於開發中的治療方法激活或抑制的轉錄因子。利用這種方法，研究人員已經鑑定出被長春花鹼（vinblastine）激活的轉錄因子，其中長春花鹼是一種用於治療不同腫瘤類型的化療藥物。（生物谷 Bioon.com）
本文系生物谷原創編譯整理，歡迎轉載！點擊 獲取授權 。更多資訊請下載生物谷APP。Unbiased identification of signal-activated transcription factors by barcoded synthetic tandem repeat promoter screening (BC-STAR-PROM)Pauline Gosselin, Gianpaolo Rando1, Fabienne Fleury-Olela and Ueli Schibler
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10.1101/gad.284828.116PMC:PMID:The discovery of transcription factors (TFs) controlling pathways in health and disease is of paramount interest. We designed a widely applicable method, dubbed barcorded synthetic tandem repeat promoter screening (BC-STAR-PROM), to identify signal-activated TFs without any a priori knowledge about their properties. The BC-STAR-PROM library consists of ～3000 luciferase expression vectors, each harboring a promoter (composed of six tandem repeats of synthetic random DNA) and an associated barcode of 20 base pairs (bp) within the 3′ untranslated mRNA region. Together, the promoter sequences encompass >400,000 bp of random DNA, a sequence complexity sufficient to capture most TFs. Cells transfected with the library are exposed to a signal, and the mRNAs that it encodes are counted by next-generation sequencing of the barcodes. This allows the simultaneous activity tracking of each of the ～3000 synthetic promoters in a single experiment. Here we establish proof of concept for BC-STAR-PROM by applying it to the identification of TFs induced by drugs affecting actin and tubulin cytoskeleton dynamics. BC-STAR-PROM revealed that serum response factor (SRF) is the only immediate early TF induced by both actin polymerization and microtubule depolymerization. Such changes in cytoskeleton dynamics are known to occur during the cell division cycle, and real-time bioluminescence microscopy indeed revealed cell-autonomous SRF–myocardin-related TF (MRTF) activity bouts in proliferating cells.