人类基因组包含约30亿个碱基对，它们紧密地压缩在每个细胞的细胞核中。如果一条DNA链像头发丝那么粗，则整个人类基因组将被塞进一个垒球大小的空间，但如果把它们解开并一字排开，它们则能从纽约的伊萨卡一直伸展到波士顿。
康奈尔大学1月13日发表于《分子-细胞》（Molecular Cell）的一项研究，梳理了细胞如何进行转录的过程，在这个过程中压缩的DNA被解开，然后一种被称为RNA聚合酶II的复合酶读取所需的DNA碱基对并将它们转录成RNA。RNA随后指令细胞合成特定的蛋白质。
值得一提的是，研究人员扩展了他们先前的工作，表明紧密DNA的解开独立于RNA聚合酶II的转录。以前许多科学家认为RNA聚合酶II在解压缩DNA的过程中发挥了主要的作用。
"核小体解压缩的过程--尤其是在转录期间的解压缩过程，直到最近10年才被很好地描述，"Steven Petesch说，文章的第一作者及John Lis实验室的研究生，John Lis是文章的通讯作者及芭芭拉麦克林托克在康奈尔大学生子的生物学和遗传学教授."如果你想了解转录如何发生的基本过程，那你就需要了解推动这一过程的步骤，"Petesch补充道。为梳理出这样的过程，Petesch和Lis利用了果蝇中的热休克基因，当温度超过一个阈值时（例如对于果蝇来说的热天及当人发烧时）热休克基因被激活。热休克基因存在于许多生物中，当温度升高时启动程序保护细胞免受损害。采用热,研究人员能够在几秒内快速启动DNA的解折叠及热休克基因的转录。
当温度升高时，一种叫做热休克因子的蛋白推动转录发生所必须的步骤。Petesch和Lis发现,热休克因子结合到热休克基因并激活了涉及一些关键酶在内的进程,最终引起多聚ADP核糖聚合酶(PARP)在局部合成多聚ADP核糖(PAR,一种类似于DNA和RNA的多聚物).
当DNA被压缩时,DNA链紧密围绕在组蛋白上,形成核小体.但是,事实表明,PAR和DNA竞争性结合组蛋白,这有助于DNA的展开及解压缩.研究人员发现,在温度升高的数秒内,在转录发生前热休克因子被招募并启动修饰组蛋白及解压缩DNA的程序.
"这个过程完全独立于RNA聚合酶II对基因的转录,"Petesch.Lis补充道,"然而,这个过程又完全依赖于热休克因子和PARP合成PAR链的能力，对于迅速移除核小体及解开所诱导的基因是非常必要的。"
几十年以来PARP一直与DNA修复同样重要并在某些癌症中为治疗靶标。
该消息由康奈尔大学提供。（生物谷bioon.com）
doi:10.1016/j.molcel.2011.11.015
PMC:
PMID:
Activator-Induced Spread of Poly(ADP-Ribose) Polymerase Promotes Nucleosome Loss at Hsp70
Steven J. Petesch，John T. Lis
Summary：Eukaryotic cells possess many transcriptionally regulated mechanisms to alleviate the nucleosome barrier. Dramatic changes to the chromatin structure of Drosophila melanogaster Hsp70 gene loci are dependent on the transcriptional activator, heat shock factor (HSF), and poly(ADP-ribose) polymerase (PARP). Here, we find that PARP is associated with the 5′ end of Hsp70, and its enzymatic activity is rapidly induced by heat shock. This activation causes PARP to redistribute throughout Hsp70 loci and Poly(ADP-ribose) to concurrently accumulate in the wake of PARP's spread. HSF is necessary for both the activation of PARP's enzymatic activity and its redistribution. Upon heat shock, HSF triggers these PARP activities mechanistically by directing Tip60 acetylation of histone H2A lysine 5 at the 5′ end of Hsp70, where inactive PARP resides before heat shock. This acetylation is critical for the activation and spread of PARP as well as for the rapid nucleosome loss over the Hsp70 loci.
