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Cell丨活细胞内直接接触DNA的蛋白质动态图谱

BioArt  · 公众号  · 生物  · 2025-06-04 08:26
    

主要观点总结

本文介绍了德国慕尼黑工业大学Bernhard Kuster团队在Cell期刊上发表的研究论文,该论文通过革命性的光交联技术,绘制了活细胞内直接接触DNA的蛋白质动态图谱,揭示了从转录调控到DNA修复的分子机制。研究开发了整合代谢标记、高效光交联和深度蛋白质组学的系统性研究方法,实现了活细胞内蛋白质-DNA相互作用的 '零距离' 交联,为理解基因组调控和疾病治疗提供了全新视角。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

长期以来,对蛋白质与DNA相互作用的研究存在技术瓶颈,传统方法存在局限性,无法全面揭示基因组调控机制。

关键观点2: 技术突破与创新

研究团队开创性地开发了一套系统性研究方法,整合代谢标记、高效光交联和深度蛋白质组学,设计新型高功率365nm LED阵列照射系统(UVEN),实现了活细胞内蛋白质-DNA相互作用的 '零距离' 交联。

关键观点3: 研究成果

绘制了活细胞内直接接触DNA的蛋白质动态图谱;揭示了从转录调控到DNA修复的分子机制;鉴定了上千种与DNA直接接触的蛋白质分子;揭示了相互作用在时间和空间维度上的精细调控机制。

关键观点4: 应用意义

该研究为理解基因组调控和疾病治疗提供了全新视角,尤其是对药物作用机制的解析具有重要价值。

关键观点5: 方法优势

研究中整合了稳定同位素标记(SILAC)定量蛋白质组学和深度机器学习算法,不仅能够全基因组规模鉴定DNA结合蛋白,还能以单氨基酸分辨率精确定位蛋白质-DNA相互作用界面。


文章预览

撰文 | 易 在真核细胞中,DNA与蛋白质的相互作用构成了基因组功能调控的核心基础。DNA并非以裸露的线性分子形式存在,而是与组蛋白、RNA以及大量染色质相关蛋白共同构成高度组织化的三维空间结构。这种复杂的核内环境使得只有特定蛋白质能够在特定时间点直接接触DNA,参与调控基因转录、DNA复制和损伤修复等关键生命过程。然而,长期以来 人们 面临一个重大技术瓶颈:传统研究方法如甲醛交联虽然能固定蛋白质-DNA相互作用,但会同时捕获间接关联的蛋白质网络;而基于紫外光的交联技术又因DNA自身光反应性较低而效率不足。这种技术局限导致我们对基因组调控的认识存在巨大空白,特别是在动态生理条件下蛋白质如何精确识别和结合特定DNA序列的机制仍不清楚。此外,染色质的高度可塑性使得蛋白质-DNA相互作用网络会随着细胞状态变化 ………………………………

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