Science：科学家首次证明mtDNA转录-复制的分子开关

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Science：科学家首次证明mtDNA转录-复制的分子开关
  J; [# \8 M- v( s, Q6 c+ X来源：生物360 / 作者：koo / 2015-02-09: O% x: y# ~% |! ^  c

) m4 g4 O6 K) e6 X; g; }人类基因组的大部分位于细胞核内。然而，有一小部分但是很重要的DNA位于线粒体内。过去的几年里，这种线粒体DNA（mtDNA）因其可追踪祖先、线粒体疾病和三亲试管婴儿而备受关注。线粒体DNA的独特性质意味着，它有不同的调节机制。最近，由美国罗文大学Dmitry Temiakov进行的一项新研究首次提供证据表明，mtDNA转录和复制是由一个分子开关所调控，从而为胚胎发育和精子发生这样的发育过程提供了深刻的见解。相关研究结果发表在最近的《Science》杂志。延伸阅读：促进肿瘤转移的线粒体开关。
. d5 B8 I" j* P& H4 E- J线粒体DNA，不同于核DNA，在同一地点进行转录和复制。用来读取线粒体RNA（mtRNA）链的转录蛋白，是由mtDNA制成，不同于复制过程中所用的转录蛋白，但是发生在相同的时间和空间，这可能会导致基因表达过程中的冲突以及随后的问题。Temiakov的研究小组想知道， TEFM——一个线粒体转录延伸因子，已被证明可逐步增强无启动子DNA的转录活性——是否也在线粒体转录和复制中发挥作用。
! `0 f* p9 v, C1 m8 |" K4 Z& n* P. `线粒体转录发生在两个位置，轻链启动子和重链启动子。之前的研究已经表明，在轻链启动子之前大约120个碱基对，转录提早终止，在大多数脊椎动物mtDNA的一个区域，称为CSBII，或保守序列块II。与新生RNA和DNA非模板链一起形成一种混合复合体。6 T# M" G/ K+ e, T) v2 b9 j! B: Z- d
这种复合体在重链复制引物的原点附近形成，将复制重链上三分之二的mtDNA。它可在轻链原点附近停止。单个轻链形成一种发夹结构，被线粒体RNA聚合酶识别为开始复制轻链的信号。; K. @: X" Q% P  I( ^5 i
Temiakov的研究小组指出，当存在TEFM时，线粒体DNA聚合酶不会在CSBII停止，如同它通常在人类mtDNA转录中所做的，但是会继续转录通过CSBII部分。因为TEFM可阻止转录终止，它也可以防止用于复制的mtDNA聚合酶引物的合成。这一发现提供了TEFM调节人线粒体DNA复制和转录的几个线索之一。9 h  S) a5 [9 a& ^. d6 v
虽然进行了这项研究，但是该研究小组无意中发现，因为他们的参考基因组在CSBII区罕有多态性，他们观察到的转录终止机制的功效有所降低。他们认为，多态性会破坏G-四链体的形成，这种G-四链体参与了CSBII机制。
2 B0 }, V6 l6 {6 k8 r* H. Q% K! q对“G-四链体如何参与TEFM机制”的进一步研究表明，TEFM与新生RNA转录本的特定部分相互作用。Temiakov研究小组认为，TEFM可干扰G-四链体的形成，从而导致不能形成发夹结构。反过来，这不会给mtRNA聚合酶发出开始复制的信号。
1 t% F- I" Z$ m! k/ y7 j8 g8 G进一步的研究表明，TEFM可影响mtRNA聚合酶能产生多长的转录本。没有TEFM，就会形成较短的转录本，在CSBII区域终止。TEFM可增加mtRNA聚合酶的持续合成能力。* Y% _- [8 X4 I+ @0 e2 g! [. x+ C
Temiakov认为，TEFM作为一个开关，可以“打开”转录，从而使其更有效，或者它“打开”复制。这项研究表明，在人类线粒体基因组中，复制和转录很可能是互相排斥的过程，从而阻碍了“转录和复制过程将发生冲突”这种可能性的发生。此外，该开关可能是发育过程的一个重要因素，在这个过程中mtDNA转录发生，但不会复制。
# n' ~4 z& \4 u原文检索：
8 A7 r. Y3 k! D" Z7 Q8 g- r% |Replication-transcription switch in human mitochondria. q5 W" h1 i1 @, o; u9 Q

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发育生长并存的呀。就是复制 转录在生长过程中同样重要。TEFM是开关的话，，岂不是一会开一会关。。。