实验方法

【讨论】活化子和抑制子的转变

2015-09-11 17:57

基因转录调控中,存在大量的活化子和抑制子。通常人们会把他们区别对待,活化子如Gal4,行使转录激活功能;抑制子如HDAC,行使转录抑制功能。
但是,目前越来越多的实验表明,很多活化子能同时作为抑制子存在。如Oct4是干细胞中一种相当重要的调控因子。它与启动子的结合激活了多潜能基因的表达,却抑制了发育基因的表达。现在的问题是:在同样的细胞环境中,作为抑制子,它募集的是沉默复合物,而作为活化子,它最终募集的是转录机器。那么,是什么决定它的选择呢?能想到的解释只有DNA序列的分布。
比较困惑,望战友们各抒己见。
一个蛋白行使截然相反的两种功能:
1、想到了乳糖操纵子阻遏蛋白,其构型的变化。
2、蛋白本身被修饰。
3、DNA序列被修饰。
4、这种功能靠一个团队----复合体来完成。

th-chen有这方面的资料可以摆上来供我们阅读后再讨论。呵呵
一个蛋白行使截然相反的两种功能,这是比较常见的。在不同的细胞环境下,某个转录因子经历不同的修饰(如磷酸化和去磷酸化,或者通过与其它蛋白的结合),可获得不同的转录活性。在真核细胞中,抑制或激活难以由单一蛋白来实现,通常依靠“团队”复合体来完成。
但是难于理解的地方在于:在同样的胞内环境中,同样的转录因子(如上面提到的Oct4)行使了相反的功能。如下图。
个人想到的解释是:
1: 转录因子与DNA序列的结合改变了自身构象,从而改变了其对沉默或激活复合物的亲和力;
2: 与其它转录因子的协同作用决定是激活或抑制。

呵呵:a open question
可不可以这么理解:
1、Oct4作为转录因子,与Sox2、Klf4等转录因子结合后激活转录。
2、下面的HD AC及PcG相当于Oct4阻遏蛋白,HD AC、PcG与Oct4结合后阻止了Oct4与其相应的转录因子结合从而抑制转录!
A: activating funtion of Oct4, Klf4 and Sox2
B: Repressive funtion of Oct4, Klf4 and Sox2
从这两小标题来看,觉得我上面的解释是行得通的,呵呵!
Fasta921 wrote:
可不可以这么理解:
1、Oct4作为转录因子,与Sox2、Klf4等转录因子结合后激活转录。
2、下面的HD AC及PcG相当于Oct4阻遏蛋白,HD AC、PcG与Oct4结合后阻止了Oct4与其相应的转录因子结合从而抑制转录!

你分析的有部分道理。但是,Oct4凭什么在B基因上募集HD AC、PcG,而在A基因上募集P300呢?
我现在的疑问是,转录因子结合到DNA上之后,是否会发生自身构象的改变。或许,相同的转录因子能结合多种DNA序列,而与不同DNA序列的结合需要采取不同的构象。这样,它就能获得不同的转录活性。
不知道这样的分析是否有道理。
th_chen wrote:
你分析的有部分道理。但是,Oct4凭什么在B基因上募集HD AC、PcG,而在A基因上募集P300呢?
我现在的疑问是,转录因子结合到DNA上之后,是否会发生自身构象的改变。或许,相同的转录因子能结合多种DNA序列,而与不同DNA序列的结合需要采取不同的构象。这样,它就能获得不同的转录活性。
不知道这样的分析是否有道理。


1、上述A、B图可能描述是同一基因在不同状态的转录情况(激活转录或抑制)
2、Oct4结合不同蛋白的可能解释:
(1)Oct4可能被修饰后,构象发生改变,与不同的蛋白结合(就象PKA的催化亚基与调节亚基一样)
(2)可能细胞处于B状态时,才有HD AC、PcG这两种蛋白的产生,也许在HD AC、PcG这两种蛋白合成的同时,Oct4其他相关的转录因子逐渐被降解。
3、一种蛋白与不同的蛋白或不同的DNA结合,其空间构象肯定不一样,可能有些情况构象变化明显,有时不明显而已。

th_chen wrote:
相同的转录因子能结合多种DNA序列,而与不同DNA序列的结合需要采取不同的构象。这样,它就能获得不同的转录活性。

上图例子来讲,不是“相同的转录因子能结合多种DNA序列,而与不同DNA序列的结合需要采取不同的构象。” 而是阻止了转录起始复合体(由Oct4, Klf4 and Sox2等组成的复合体)的形成从而抑制基因转录的。
to Fasta921:
关于上图的例子,我没有描述清楚,您误解了。
1. A,B图是不同的基因,且A,B处于相同的细胞状态下。相信您一定知道ips。现在的研究表明,在高表达或者抑制某一个或者几个基因的情况下,细胞谱系可以改变。chip on chip的实验证实,这些基因结合其下游基因的启动子时,可以是激活,也可以是抑制。
2. 解释一下PcG, HDAC,P300
PcG: polycomb group,一种沉默复合物,能够甲基化H3K27,在细胞记忆中扮演关键角色。
HDAC:组蛋白去乙酰化酶。
P300:一种组蛋白乙酰化转移酶。
因此,这三种蛋白(或复合物)都应该是组成性表达的。
th_chen wrote:
to Fasta921:
关于上图的例子,我没有描述清楚,您误解了。
1. A,B图是不同的基因,且A,B处于相同的细胞状态下。相信您一定知道ips。现在的研究表明,在高表达或者抑制某一个或者几个基因的情况下,细胞谱系可以改变。chip on chip的实验证实,这些基因结合其下游基因的启动子时,可以是激活,也可以是抑制。
2. 解释一下PcG, HDAC,P300
PcG: polycomb group,一种沉默复合物,能够甲基化H3K27,在细胞记忆中扮演关键角色。
HDAC:组蛋白去乙酰化酶。
P300:一种组蛋白乙酰化转移酶。
因此,这三种蛋白(或复合物)都应该是组成性表达的。


th-chen可以看一下这个网址的文章,其调控相当复杂。
http://hi.baidu.com/biodna/blog/item/a22a2e3a6782a8e215cecb96.html

th-chen提出的问题应该没有定论,貌似复杂得很。Oct4与什么样的蛋白形成复合体不仅仅是Oct4的功劳。
个人觉得:某基因表达开或关,其DNA状态肯定不一样,仔细看看Oct4在激活转录基因启动子的“位置”与下图不一样,Oct4与不同的DNA序列结合(即使DNA序列相同但状态不同)会使其构象发生变化从而引起Oct4与不同的蛋白相互作用,因而发挥不同的功能。

有个疑问:就这两个图而言,是Oct4第一个进位么?如果不是,那么它与不同蛋白及不同DNA序列结合也足以说明其功能不同。
查了一些资料,基本证实了之前的猜想。多谢Fasta921 战友的讨论。

总结如下:
1, 同样的胞内环境中,同样的转录因子行使相反的功能,这种情况的确广泛存在。其中核受体家族是一类很典型的例子。它们的特点是以二聚体形式结合与DNA序列上。在胞内是激活还是抑制转录,取决于其在某一特定基因上的DNA结合位点的性质与排列。
2,上面提到的转录因子Oct4确实有其特殊之处:它包含两个DNA结合域,可以以单体,同源二聚体或者异源二聚体形式结合与DNA.这决定了它作用的广泛性。

暂时没有考虑Fasta921战友所提到的进位问题,上面的模型只是一个粗浅的例子,在这里讨论是想得到一个一般性的结论。

还有一个很值得探讨的问题是:
转录因子结合DNA后是否必须要发生构象的改变?如果不是,那为什么它与其它一些蛋白的作用要发生在它与DNA结合之后,而不是之前呢?
th_chen wrote:
还有一个很值得探讨的问题是:
转录因子结合DNA后是否必须要发生构象的改变?如果不是,那为什么它与其它一些蛋白的作用要发生在它与DNA结合之后,而不是之前呢?


转录因子与DNA结合后肯定构象会发生变化,涉及到两者非共价键的重新形成。
至于为什么是“单个”蛋白与DNA结合后再和其他蛋白结合,寻找目标序列的蛋白当然轻装上阵比较好,“拖家带口”比较困难!呵呵
我们还需要很多理论创新,事物的两面性,转录因子亦是如此
学习了,很有意思的讨论。

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