雌激素如何调控基因的表达

【字体: 时间:2003年04月02日 来源:

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[生物通讯]大多数人认识雌激素都是因其在女性生殖周期中的重要作用。然而,雌激素在机体中还执行着其它功能:它驱动一些类型的细胞进行自我复制,这种自我复制已被证明与肿瘤都产生有关。现在,德国海德堡欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory ,EMBL)的科学家描绘了细胞如何时刻监控它们是否暴露于雌激素的新模型。这项研究发表在最新一期的《分子细胞》杂志上,不仅为探究雌激素影响基因活动都方式提供了新线索,还为阻止癌细胞分裂找到了一个新途径。

激素是机体内的“特快专递”之一,它们常常被用作告诉细胞改变功能或生长模式的信号。雌激素是一种可以直接进入细胞的小分子;一旦进入细胞,雌激素就附着到DNA上雌激素受体的表面。结果,基因被激活,新蛋白产生,从而使细胞行为发生了改变。

机体对雌激素数量的增加还减少都有反应;关闭一个基因可能与激活一个基因同等重要。最近的实验使Frank Gannon实验室的George Reid、 Michael Hübner 和 Rapha?l Métivier对基因对雌激素数量增减的变化如何反应有了新的看法。

Gannon都研究小组将研究重点放在雌激素受体上,因为雌激素受体是雌激素与基因之间的主要“中介”。他们的最新研究表明,雌激素受体不会在DNA上停留很久;它们有规律地被拆除,然后又有新受体到达取代它们。这种循环是雌激素执行功能所必需的。

“雌激素打开一个基因需要一个两步骤过程。”Reid 说。“激素与其受体结合,然后激活受体。这个复合体然后又附着到DNA上,打开基因。如果周围没有雌激素,‘没有负载的受体仍然可以附着到DNA上,但基因不会被激活。现在假定有许多雌激素到达,而基因需要被激活。这个没有活性都受体需要被清理到一边,这样有活性受体才能取代其位置。”

细胞对雌激素数量都减少也需要同等的灵敏度。这意味着已被打开的基因需要再次关闭。这个机制与雌激素打开基因的机制类似:一个受体(这里则是有活性受体)从DNA上被拆除。

“我们最先发现的是基因活性、雌激素受体与细胞内一个叫做蛋白酶体(proteasome)的细胞器之间的联系。”Reid 说。蛋白酶体是负责降解胞质蛋白质都溶酶体外的重要蛋白水解体系。“Jan Ellenberg的研究小组帮助我们观察了蛋白酶体的行为是如何根据不同环境而改变都。如果蛋白酶体有活性,雌激素受体就可以快速移动,到达可以接触目标基因的位置。没有蛋白酶体,雌激素受体只能固定不动。循环因而就被打乱了:新受体无法附着到DNA上。”

然而蛋白酶体正常情况下总是会出现为周围,伸出援助之手。雌激素受体附着到DNA上,然后它们又需要被降解。Gannon的研究小组证明无活性的受体与DNA结合后,会加载上另一种叫做泛素(ubiquitin)的分子,这标记它们需要被蛋白酶体降解。

“即使雌激素受体有活性,最终的结果也是一样的,但事件发生的顺序有点不同。”Reid解释说。“活跃的受体召集其它分子来读取DNA上的信息,将信息转录为RNA。完成这些后,雌激素受体才会与泛素结合,从基因上清除。现在我们了解到,无论是结合有雌激素还是未结合雌激素的受体,它们从DNA上的清除都是一个连续的、活跃的过程,这个过程是细胞如何时刻感知雌激素水平的一个内在组成部分。

雌激素受体不断从基因上除去,这个过程的作用就像是一种安全照相机,可以在固定的时间间隔拍摄到细胞内雌激素水平的最新图片。这个过程确保了细胞能够对发生的变化做出反应。

“研究还证明这个感知系统依赖于其它分子组成--泛素、蛋白酶体以及所有控制这个过程的细胞体系--的行为。”Reid 说。“这为雌激素相关疾病的治疗开辟了一条新途径。我们知道雌激素体系十分微妙复杂,它同样也十分重要,因为它影响着一些细胞如何分化和分裂。某些类癌细胞中,这些过程就发生故障,尤其是在乳腺和子宫内壁的细胞中。我们的发现表明,可以通过干扰这些过程来阻止雌激素产生的细胞增殖作用。”(生物通编译)

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