《自然遗传学》：植物的转录调节令人惊讶

我们今天的世界充斥着多细胞生物，从大树到破坏气候的人类。这种多细胞生物是在植物和动物中独立出现的。在将单个细胞聚集在一起形成更大的有机体时，动物和植物应对挑战的方式不同，比如细胞之间需要沟通和协调，需要共享和运输营养物质，需要形成专门的结构。多细胞生物带来的一个挑战是，所有细胞都携带相同的遗传密码，但细胞的外观和行为不同:根细胞需要向水源和重力方向延伸，而叶子中的细胞则驱动光合作用。为了从相同的底层代码中获得不同的结果，细胞修改了代码的读取方式，这就是所谓的转录调节。正如Magnus Nordborg小组在GMI上发表的一篇新论文所显示的那样，植物和动物在如何实现这种转录调节方面也存在根本差异。该研究结果发表在9月12日的《自然遗传学》杂志上，为研究植物如何实现转录调控开辟了新的视角。

研究植物的新视角

该研究的合著者Yoav Voichek说:“到目前为止，我们对植物转录调控的大部分了解都是通过对动物和酵母的研究获得的。”“我们想以一种公正的方式看待植物，从而有可能发现植物特有的机制和过程。”

研究人员对四种植物——玉米、拟南芥、番茄和烟叶——进行了平行报告试验，寻找影响转录的序列。转录起始位点(TSS)是基因上开始转录的特定位置。研究人员确定了TSS下游的一个区域，该区域是转录调控的核心。

更仔细地观察这些序列是如何调控转录的，研究人员发现了转录调控的一个新现象。“最令人惊讶的是，当我们交换这个调控序列的位置，把它放在转录起始位点的上游，它就不再驱动转录了，”Voichek说。这一发现与观察动物转录调节的预期相反:在动物中，调节序列是位置无关的，因为交换它们的位置不会改变它们调节转录的方式。

微调转录

在调控序列中，科学家们发现了一个序列基序，由碱基GATC组成，它强烈地驱动基因表达。“序列基序对转录的影响比在转录起始位点上游发现的任何DNA基序都要大”，Voichek解释道。该基序在进化上是保守的，在所有维管植物中都有发现，即除了苔藓、角苔和苔外的所有陆地植物。

gatc基序影响转录的方式说明了调控序列如何在不同细胞类型中微调转录。“TSS下游的这些基序数量越多，该基因的表达就越强烈，”Voichek说。“基序就像一个变阻器，微调需要在所有细胞类型中表达的基因，但在不同的水平上。”在未来，Voichek计划研究gatc基序是如何控制转录的。“我们的研究不仅改变了对植物转录调控的理解，而且强调了我们需要研究不同生物中的转录，以扩大我们对生物学的理解。”