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人类基因组中有大约20,000个基因，但并非所有基因都在所有细胞中使用。在任何特定时刻，细胞只将大约一半的基因转化为蛋白质。在这些活性基因中，约75%受到称为“RNA聚合酶暂停”的过程的调节。这种来自基因调控的关键性发生在转录DNA的酶在基因开始时犹豫不决时。就像赛跑开始时的跑步者一样，这台分子机器准备起飞，但等待官方信号。
在12月11日发表在“ 科学”杂志上的研究中，洛克菲勒大学的研究人员和他们的合作者描述了一种关键的新调节剂，它有助于重新启动停滞的RNA聚合酶。
该研究由Robert G. Roeder，Arnold和Mabel Beckman教授以及洛克菲勒生物化学与分子生物学实验室负责人领导，有助于解释一些最有前景的新型癌症治疗方法如何在细胞中发挥作用，并有助于未来的药物开发。
人体由200多种不同的细胞类型组成，活跃基因的特定补体将一种细胞类型定义为另一种细胞类型。皮肤细胞使用与神经元不同的基因，就像健康细胞激活不同的基因而不是白血病细胞一样。
由于基因调控非常重要，因此细胞使用高度复杂的多步骤过程将我们DNA中编码的基因转化为蛋白质。在最早的一个步骤中，一种名为RNA聚合酶II 的分子机器沿着基因竞争，将DNA字母转录成RNA，后来可以转化为蛋白质。
十多年前，研究人员发现RNA聚合酶II可以在基因的开始处暂停。
“ 在任何特定时间，大多数细胞使用大约一半的20,000个基因，”共同第一作者明羽，实验室的博士后解释说。“RNA聚合酶II暂停约75%的基因，使其成为细胞基因调控的一种非常重要的形式。”
在最近的研究中，该团队寻求确定释放暂停聚合酶的新调节因子。他们发现了六种蛋白质的复合物，称为PAF1C，这对于聚合酶在整个基因上发射是必不可少的。
“在过去，研究人员认为PAF1C在转录后的作用要晚得多，”Roeder说，“但是我们已经在一开始就发现了这种复杂的转录机制。” 在他们降低细胞中PAF1C水平的实验中，研究小组发现RNA聚合酶II未能释放并在基因开始时保持暂停状态。
延长的暂停对基因表达具有显着影响。“我们发现减少PAF1C会影响5000多个基因的停顿，”Yu说，“这反过来导致许多这些基因的表达水平发生了显着变化。”
研究人员表示，这项研究无法理解基因的调控方式。临床试验中的几种有希望的癌症治疗剂，特别是对于某些白血病，抑制聚合酶停滞的关键调节剂。“我们的研究进一步深入了解了这些抑制剂的作用，”Roeder说，“这种知识很可能通过针对聚合酶停滞和释放的其他方面来促进更具体的抑制癌症的抑制剂的开发。”
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