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在人體中的任何時(shí)間，在大約 30 萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞中，DNA 都被“讀取”為信使 RNA (mRNA) 分子，這是 DNA 和蛋白質(zhì)之間的中間步驟，這一過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄。科學(xué)家們對(duì)轉(zhuǎn)錄是如何開始的有很好的理解：稱為 RNA 聚合酶的蛋白質(zhì)被募集到 DNA 分子的特定區(qū)域，并開始沿著 DNA 鏈移動(dòng)，并合成 mRNA 分子。  但部分過(guò)程尚不清楚：細(xì)胞如何知道何時(shí)停止轉(zhuǎn)錄？

在一項(xiàng)新研究中，來(lái)自懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所和麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，RNA 分子通過(guò)反饋回路調(diào)節(jié)自身的形成。  當(dāng) RNA 分子太少時(shí)，細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄以產(chǎn)生更多的 RNA 分子。  然而，在某個(gè)閾值下，過(guò)多的 RNA 分子會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄停止。  該研究結(jié)果在線發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上，標(biāo)題為“RNA-Mediated Feedback Control of Transcriptional Condensates”。

以前的研究工作集中在轉(zhuǎn)錄凝聚物上，轉(zhuǎn)錄凝聚物是將 DNA 轉(zhuǎn)錄成 RNA 所需的分子聚集在一起的小轉(zhuǎn)錄液滴。  轉(zhuǎn)錄凝聚物可以將大量轉(zhuǎn)錄因子、輔因子和 RNA Pol II 區(qū)分開來(lái)并集中在超級(jí)增強(qiáng)子上，增強(qiáng)子簇在細(xì)胞身份中調(diào)節(jié)具有重要作用的基因。   這些基因的組分增強(qiáng)子元件通過(guò)在高于明確定義的凝聚物形成閾值的密度下聚集轉(zhuǎn)錄因子和介質(zhì)來(lái)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄凝聚物的形成。   轉(zhuǎn)錄凝聚物是高度動(dòng)態(tài)的，可以在活細(xì)胞中觀察到，在幾秒到幾分鐘的時(shí)間范圍內(nèi)形成和溶解。   動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)錄凝聚物的周期性形成和溶解，以及在轉(zhuǎn)錄的不同階段產(chǎn)生不同種類和水平的 RNA 的證據(jù)，使研究人員懷疑轉(zhuǎn)錄凝聚物是否受其 RNA 產(chǎn)物介導(dǎo)的非平衡反饋機(jī)制的調(diào)節(jié)。

RNA 分子是多種生物分子縮合物的組成部分并在其中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。  凝聚物被認(rèn)為是由一系列低親和力分子相互作用形成的，包括靜電相互作用，而 RNA 可以是由靜電力形成和維持的凝聚物的強(qiáng)大調(diào)節(jié)劑。  該研究表明，轉(zhuǎn)錄是一個(gè)非平衡過(guò)程，它通過(guò)其 RNA 產(chǎn)物提供動(dòng)態(tài)反饋。   結(jié)果支持了一個(gè)模型，其中 RNA 通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄凝聚物中的靜電相互作用提供對(duì)轉(zhuǎn)錄的正反饋和負(fù)反饋。  轉(zhuǎn)錄凝聚物的形成涉及通過(guò)增強(qiáng)子 DNA 和靜電以及轉(zhuǎn)錄因子的 IDR 和共激活劑之間的其他相互作用來(lái)聚集轉(zhuǎn)錄因子，使 RNA 促進(jìn)和溶解凝聚物。  在這個(gè) RNA 反饋模型中，轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程中產(chǎn)生的低水平短 RNA 促進(jìn)了轉(zhuǎn)錄凝聚物的形成，而延伸過(guò)程中產(chǎn)生的高水平長(zhǎng) RNA 會(huì)導(dǎo)致凝聚物的溶解。

研究人員認(rèn)為，了解RNA在細(xì)胞中的這種新作用可能為治療多種疾病提供信息。  對(duì) RNA 行為的更深入了解可能為更廣泛的治療提供信息。在過(guò)去的 10 年中，已經(jīng)開發(fā)了多種藥物，并成功地直接靶向 RNA。了解 RNA 分子如何調(diào)節(jié)基因表達(dá)為疾病中的基因紊亂和靶向 RNA 的新療法之間架起了一座橋梁。