隨著細胞的分化，轉錄水平和基因轉錄本的降解水平發生了變化。 轉錄速率變得更高，而降解似乎下降。
圖片來源: Nicolas Battich，Hubrecht Institute
Hubrecht研究所(KNAW)的研究人員開發了一種新的方法來評估基因轉錄的產生和降解是如何被調控的。在3月6日發表在《Science》雜誌上的這項研究中，他們發現細胞使用不同的策略來控制轉錄拷貝的數量，這是細胞正常運作所必需的。
我們的身體由數以萬億計的細胞組成，它們都含有相同的 DNA。儘管每個細胞中的 DNA 是相同的，但生物體由許多不同類型的細胞組成，每種細胞具有不同的功能。 在不同的細胞類型中，DNA 上活躍的基因也不同——不同的配方被用來構建細胞的組成部分。這反過來又決定了它是什麼樣的細胞，例如，皮膚細胞或肌肉細胞。為了做到這一點，細胞複製基因，即所謂的轉錄本，這些基因可以用來生產蛋白質。
平衡創造與毀滅
細胞中每個基因轉錄本的數量是衡量這些基因活性的標準。這個數字可以通過製造新的拷貝，這個過程叫轉錄，以及通過銷燬已經存在的副本，這個過程叫降解。在單個細胞中，轉錄本拷貝的數量通常是通過破壞細胞來測量的，因此不能在同一個細胞中實時監測。因此，到目前為止，還不清楚單個細胞中轉錄和降解如何組合調節特定轉錄本的拷貝數。
當細胞特化(位於中心的兩邊) 時，幹細胞標記基因 Lgr5的轉錄水平下降。深綠色味著更高的轉錄水平。
圖片來源: Nicolas Battich，Hubrecht Institute
給新的轉錄本貼上標籤
來自Hubrecht研究所的Alexander van Oudenaarden、Hans Clevers和 Marvin Tanenbaum等研究小組的研究人員開始著手解決這個問題，他們開發了一種新的單細胞測序技術，用以區分新的轉錄本和已存在的轉錄本。
獨特的策略
通過將這些數據與計算機模型相結合，研究人員確定轉錄和降解在很大程度上參與了調節轉錄本數量。Battich說:“細胞似乎使用不同的策略來調節它們基因的活動——或者這些轉錄本的拷貝數。對於某些基因，細胞必須能夠非常迅速地改變轉錄本的數量。這些基因都在高水平上被轉錄和降解。通過這兩個過程，細胞能夠非常迅速地改變轉錄本的數量，例如，通過同時減少轉錄和增加降解。
這種新方法被稱為 scEU-seq，可用於研究許多過程，如發育過程中細胞的特化、健康和癌症系統中細胞分裂的調節。
Sequencing metabolically labeled transcripts in single cells reveals mRNA turnover strategies. Nico Battich, Joep Beumer, Buys de Barbanson, Lenno Krenning, Chloé S. Baron, Marvin E. Tanenbaum, Hans Clevers, Alexander van Oudenaarden. Science 2020.
https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1151
https://phys.org/news/2020-03-scientists-method-distinguish-newly-gene.html
作者地址：Hubrecht Institute
譯文校稿：LuLu
閱讀更多 生命科學文獻追蹤 的文章
