Cell：信号传导比你想象的更复杂

　　2016年09月05日讯 大自然的做事方式远比我们想象的要复杂，Duke大学的科学家们在研究基因活化的时候深刻认识到了这一点。

　　糖皮质激素的信号传导系统是人类应激反应的一部分，也是一些常用抗炎症药物的基础，具有重要的生物医学意义。糖皮质激素受体（GR）在人类基因组上有上万个结合位点，但它只调控数百个基因的表达。

　　Duke大学的研究人员希望通过DNA测序和高通量分析来解决这个奇怪的问题。他们对人类肺细胞进行研究，检测了所有GR结合位点的糖皮质激素响应活性。令人惊讶的是，似乎只有13%的GR结合位点做出了响应，这些位点被称为直接应答位点。没有做出响应的GR结合位点簇集在直接应答位点的周围。

　　进一步研究表明，直接应答位点在信号传导方面并不都那么强。其他结合位点（87%）也不全是废物，Duke大学的助理教授Tim Reddy补充道。或者应当这样说，这两类位点共同起作用，放大糖皮质激素的信号。研究人员指出，当直接结合位点与其他结合位点聚集在一起的时候，激素信号比之前大了100倍。他们相信，这种组织形式也存在于其他激素的信号传导系统。进一步了解这些位点协同工作的机制，可以帮助人们开发只作用于靶细胞的治疗药物。

　　随着细胞类型或发育阶段的改变，细胞会启动相应基因的转录，读取DNA蕴含的遗传信息。Rutgers大学的科学家们在Science杂志上发表了一项具有里程碑意义的研究成果，首次阐明了特异性转录激活的结构基础，描述了转录激活蛋白与RNA聚合酶的相互作用。

　　高表达基因以随机爆发的形式转录，这个现象也被称为转录爆发（Transcriptional bursting）。但人们一直不清楚这种现象是如何发生的。为了在细菌中研究转录爆发的具体机制，哈佛大学和北京大学生物动态光学成像中心的研究人员开发了一个高通量的单分子分析技术，对各DNA模板的体外转录进行了跟踪研究。这项研究发表在Cell杂志上，文章的通讯作者是著名学者谢晓亮教授（X. Sunney Xie）。

　　我们知道，就算在同等条件下培养基因相同的细胞，它们的行为方式也不会完全一致。过去人们普遍认为，随机分子过程（被称为随机噪音）是造成细胞差异的主要原因。苏黎世大学的一项重大发现对这一理论提出了挑战。这项发表在Cell杂志上的研究指出，人类细胞中细胞核与细胞质的空间分隔，形成了某种被动过滤器。这种过滤器抑制了随机噪音，使人类细胞能够精确调控单个基因的活性。