近(17)日，聖地牙哥加州大學(UCSD)和華盛頓州立大學(Washington State University)的團隊，在期刊《Nature》上發表的一篇論文，首次揭示人類細胞中用於幫助DNA上的基因轉錄為RNA的「轉錄因子」(transcription factor)，其與基因間的相對位置，會決定該轉錄因子對基因轉錄的活化或抑制作用。這項發現能解釋生物如何調節複雜基因轉錄，尤其針對一串編碼了多個基因、且序列相互重疊的DNA。

在目前教科書中，轉錄因子通常被認為是基因啟動的活化劑或抑制劑，不過，科學家先前已發現，大多數的「活化型」轉錄因子，也同時具有抑制的作用。 (編按：DNA轉錄為RNA，RNA會進一步轉譯為蛋白質，調節生物體功能。)

研究人員表示，若除去活化劑，理論上該被活化的基因轉錄就應停止，但實際上這些轉錄僅有50~60%會停止，因此轉錄因子的作用遠比過去所知的複雜。

該團隊進一步研究後發現，不同轉錄因子所在位置的間距，以及其展開基因轉錄的起始位子，會決定該基因的活性。舉例來說，當轉錄因子位於基因轉錄起始位點的上游或序列之前時，可能會活化基因表現，但當位於下游或起始位點序列之後時，轉錄因子便會抑制其活性。

該研究中，結合了自然遺傳變異、內源轉錄因子蛋白質濃度的變化，以及對天然和合成的基因調控元件進行大規模平行分析(parallel analysis)。

透過分析轉錄因子結合位點與轉錄起始位點，他們確定了幾項具有高度優先定位(highly preferential positioning)的基因位點，即轉錄因子會偏好優先聚集在這些位點展開轉錄。

而包括多項典型的活化型轉錄因子，如：NRF1、NFY和Sp1等，都會取決於其和轉錄起始位點的相對位置，來決定是否開始活化轉錄；換句話說，除了轉錄因子的種類外，轉錄因子間的相對位置，也會指引出轉錄起始的位點和頻率。

研究人員表示，這種蛋白質間的相對距離，或說是其「環境」因素，會決定轉錄因子會扮演活化劑或抑制劑的角色。

尤其要能在同時編碼了多個基因、且基因間相互重疊的情況下，適當轉錄出個別的RNA，並能調節不同RNA的量，都需仰賴這些複雜的轉錄調節過程。該團隊本次的發現，是揭秘這項複雜過程的重要突破，研究團隊表示，這項發現也有助於研究DNA序列的多態性(polymorphisms)，會如何導致轉錄變異和相關疾病。

參考資料：

1. 論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07662-z

2. https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240820124448.htm

(編譯/巫芝岳)