Cell子刊：挑戰傳統的基因表達觀點

　　基因表達是用遺傳信息生產蛋白質的過程，這對于細胞正常運行和實現它們的許多目的，是至關重要的。基因表達發生在兩個不同的步驟：首先是轉錄，這發生在細胞核中，然后是翻譯，這發生在細胞質中。控制基因表達，對于細胞產生在正確時刻所需的確切蛋白質，是至關重要的。到目前為止，基因轉錄和翻譯成蛋白質，都被認為是兩個獨立的過程。現在，瑞士日內瓦大學(UNIGE)和德國歐洲分子生物學實驗室的微生物學家，進一步證實，這兩個過程在本質上是相關的，并表明一個稱為Ccr4-Not的蛋白復合物，通過充當細胞核和細胞質之間的一個信使，在基因表達中發揮著關鍵的作用。這些結果發表在《Cell Reports》，揭示了控制著我們生與死的基因表達這個過程的調節機制。

　　基因表達指的是生化過程，通過這些過程，儲存在我們基因中的信息，讀起來就像是一本生產蛋白質的說明書，這些蛋白質可使我們的細胞正常運行。到目前為止，基因表達被認為發生在兩個獨特的步驟：第一個轉錄，這發生在細胞核中，然后是翻譯，發生在細胞質中。現在，由UNIGE和歐洲分子生物學實驗室帶領的研究表明，轉錄和翻譯本質上是相關的，并且不斷地相互影響。為此，在細胞內，細胞核和細胞質之間進行一種非常有效的溝通，是至關重要的。這個對話是通過一個叫做Ccr4-Not蛋白質復合體促成的，該蛋白全面決定著細胞的翻譯能力。

　　基因表達：一條雙行道

　　2014年，Martine Collart和她在UNIGE醫學院的團隊發現，在翻譯過程中，Ccr4-Not復合體可使得細胞質給細胞核提供信息。今天，他們證明，這是一種雙向的溝通，因為在基因表達的所有階段，細胞核也傳達信息給細胞質，這得益于Ccr4-Not。這個復合體作為細胞核和細胞質之間的一個信使，確保轉錄和翻譯水平都是最適合的。也能夠提高翻譯，以補償轉錄壓力，從而確保基因表達仍然是均衡的。

　　事實上，越來越多的證據表明，不同程度的基因表達相互連接形成一個網絡。因此，產生功能性蛋白質的各種細胞機器的組件，會產生持續的反饋。這有助于確保基因表達保持穩定。Collart教授詳細揭示了這個過程：“在細胞核內的轉錄過程中，這一復合體控制著產生細胞質中蛋白質的機器生產。基本上，它在細胞核中控制著蛋白質如何可以作為一個整體。我們能夠表明，Ccr4-Not復合體通過將細胞質和細胞核連接在一起，是基因表達的一個總體調節因子，在從基因到蛋白質生產的所有步驟中起作用。因此這個復合體構成了一個主要元素，可讓細胞對外部事件做出反應，并控制蛋白質的生產。”

　　本文第一作者Zoltan Villanyi指出：“以前，細胞核被認為充當一個指揮桿，控制著細胞內發生的一切。然而，在2014年我們表明，細胞核實際上是受到細胞質的影響，在那里首先出現環境信號。現在我們的研究還強調，Ccr4-Not通過在細胞核中與信使RNAs聯系在一起，也調節細胞的翻譯能力，信使RNAs是將來自DNA的遺傳信息傳遞給核糖體的分子，從而讓核糖體產生蛋白質。現在這幅畫面是完整的：基因表達實際上取決于細胞核和細胞質之間的持續對話，Ccr4-Not復合體是協調這些不同組件內和之間的調控過程的一個關鍵因子。”

　　Ccr4-Not復合物調控因子，對于所有動物胚胎的發展至關重要，并參與了生命所需的許多生理機制所，如心臟功能、精子形成和脂質代謝。因子該調控因子直接控制基因的表達，因此任何突變都會產生戲劇性的后果，從胚胎死亡到生命后期癌癥的發展，以及各種代謝的失敗。Collart教授指出：“現在，我們已經完全確定了這個調控因子影響mRNAs的步驟多樣性，我們可以開始研究疾病相關的特定靶標。這將為理解調控我們基因表達與否的最基本細胞機制，打開新的途徑。”

　　對于基因表達這個重要的過程，科學家們一直都在進行不斷的探索。2015年7月，康奈爾大學華人教授陳鵬帶領的研究小組，通過在納米級的精密度上追蹤蛋白質在活細胞中的運動，對細胞調節其基因表達的方式，獲得了新的認識。相關研究結果發表在《Nature Communications》。相關閱讀：華人教授：細胞基因表達調控新見解。

　　2015年8月，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的實驗和理論生物學家，描述了一種控制基因表達的新方法。這種方法的關鍵是一個可調的開關，由一個對于醫療、甚至生物燃料生產都很有價值的小非編碼RNA分子制成。相關研究結果發表在國際期刊《ACS Synthetic Biology》。相關閱讀：科學家開發出控制基因表達的新方法。

　　2015年9月，來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院、華東師范大學等處的研究人員，在國際著名學術期刊《Nucleic Acids Research》發表的一項研究中，通過化學物質苯甲酸酯（是常見的皮膚護理產品成分）來打開和關閉轉基因。