[生物通讯]基因调控出错是许多人类疾病的共同根源，其中包括癌症。了解基因调控归根结底就是查明基因开关的组件，了解不同开关组件是如何互相配合，保证基因开关正常运作，从而保证基因的正常表达。

    现在，宾夕法尼亚州立医学院的研究人员的一项新发现推翻了已为科学家们广泛接受的基因开关学说，为研究基因开关如何调控基因提供了新思路和新见解。

    新发现表明，早先认为存在于细胞核中的一种蛋白实际上存在于包围着细胞核、与之相互作用的细胞质中。研究还纠正了自1992年就确立的描述调控半乳糖代谢的基因开关如何运作的学说。

    这些发现为科学家研究缺陷的基因开关引起疾病的原因提供了一套新参数。

    这项题为“细胞质中的信号传导蛋白与其抑制因子互作激活的基因（Gene activation by interaction of an inhibitor with a cytoplasmic signaling protein）”的研究先于6月24日发表在美国《国家科学院学报》的网络版上，第二天随即出现在杂志25日期的印刷版上。

    基因开关决定着基因组中哪些区域中的特定基因以及它们何时、如何被打开或关闭，也就是决定着基因的调控，研究的领导人、宾夕法尼亚州立医学院生物化学和分子生物学教授James Hopper博士解释说。基因开关与许多人类疾病有着密切关系。如果基因开关遭到破坏，所有由该开关控制的基因都会出现表达异常。

    当某一基因的蛋白质产物不表达或过量表达，或者蛋白质在不合适的条件下，不当的时间表达时，该基因的表达的就出现异常。

    “许多人类疾病中都会出现一个甚至几个基因的表达异常，尤其是癌症。” Hopper说。现在已经知道许多癌症都是由于组成基因开关的蛋白缺陷或错误执行调控功能引起的。

    Hopper研究小组研究的是面包酵母中一个称为GAL基因开关的模式基因开关系统。这个开关控制着编码半乳糖代谢通路的酶的基因的表达，半乳糖通路是机体代谢中将半乳糖转化为能量的一环。酵母的半乳糖通路以及其它许多使细胞进行增殖和行使功能的基本的细胞、分子和生化反应过程都与人类中的完全一致。这就使得科学家能够利用酵母作为研究人体正常细胞反应过程以及这些过程出错如何引起疾病的模式生物。

    Hopper实验室当前研究的这个酵母基因开关包括3个蛋白质：GAL4p, GAL80p和GAL3p。

    研究人员检查了这3个蛋白如何协同运作执行半乳糖通路的基因开关的功能以及缺陷半乳糖通路基因如何引起半乳糖的代谢问题。

    早先，科学家普遍认为GAL3p只存在于细胞核中。但Hopper实验室的研究生Gang Peng证明，GAL3p实际上存在于细胞质中。Gang Peng的研究还表明，GAL80p在细胞核和细胞质中都有分布，它实际上是穿梭于细胞的这两个部位之间。

    当GAL80p出现在细胞核中，占据了GAL4p的活化位点时，基因开关就关闭。开关的关闭阻止基因转录成mRNA，因此也就阻止了编码降解半乳糖、释放能量的酶所必需的遗传信息的复制。

    当半乳糖被引入细胞参与反应时，开关就打开。GAL3p“抓住”GAL80p，将其拖出细胞核，诱使它进入细胞质。这就清空了GAL4p的活化位点，使转录因子进驻。这样，GAL4p蛋白就打开了基因，基因重新表达降解半乳糖的酶。

    半乳糖通路出现缺陷无论在酵母还是人体中都会引起严重疾病。半乳糖是机体分解奶制品中的乳糖时产生的一种产物。当细胞不能正确加工产生半乳糖时，就会导致半乳糖血症－－一种以半乳糖或其副产物在机体中积聚为标志的遗传性代谢疾病。体内半乳糖积聚的人如不及时杜绝含半乳糖的饮食，就会导致一些疾病症状甚至早亡。

    自1992年来，有关该基因开关的研究一直是基于GAL3p进入细胞核“抓住”与GAL4p分子紧密结合的GAL80p分子的理论。

    除了纠正基因开关如何工作的错误理论外，该研究还揭示出其它基因开关可能也同样使用的调控途径。

    Hopper研究小组的成员包括Gang Peng、Vepkhia Pilauri博士、Tamara Vyshkina博士和 Cuong Diep。Hopper的GAL3p-GAL80p-GAL4p基因开关的研究自1976年始得到美国国家卫生院的资助。

生物通摘译自BIO.COM