生物谷报道：来自康奈尔大学应用与工程物理学院（School of Applied and Engineering Physics，生物谷注），分子生物学与遗传性学系的研究人员发现基因转录的分子机器——将DNA片段的信息通过精巧的机制转换成mRNA链——在细胞核的特殊“转录制造厂”并不是固定的。相反，RNA合成酶II（RNA polymerase II，Pol II，生物谷注）和其它关键分子能在一个活性基因位点处组装，无论这个基因处在什么位置。
这项研究由分子生物学与遗传学专家John T. Lis领导完成，文章第一作者是康奈尔大学在读博士姚杰（Jie Yao，音译，生物谷注），参与研究的还包括应用物理学教授Watt W. Webb，这一研究成果公布在12月28日的Molecular Cell杂志上。
（活细胞多光子显微成像实时追踪热激活位点的转录激活）
利用一种新技术：多光子显微（Multiphoton microscopy）技术——这种技术由Webb发展出来，能获得活体高精度3D成像，研究人员观测了多线染色体（polytene chromosome，生物谷注），这种染色体是由核内DNA多次复制产生的子染色体平行排列, 且体细胞内同源染色体配对, 紧密结合在一起, 从而阻止了染色体纤维进一步聚缩, 形成体积很大的由多条染色体组成的结构。
研究人员激活了热激基因——用于保护细胞免受温度突然增高的伤害，之后从转录一开始就实时追踪这些基因，并且研究人员也用荧光标记标记了Pol II，用以追踪其在细胞核中的移动情况。
一些报道认为活性基因会移动到一个特殊的细胞核位置进行转录，但是在这篇研究论文中，康奈尔的研究人员认为基因的活性并不依赖于特定的位点，即所谓的“转录制造厂”。
Lis表示，“在转录过程中，基因会解开，被聚合酶结合，但是他们并不会在一个单一的地方聚集”，相反，转录机器无论其位于细胞核的何处，都能在called-upon位点组装。
为了验证这一研究结果不仅适用与多线染色体，也适用与正常染色体，研究人员又利用了一种称为荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，生物谷注）的技术，这种技术可以帮助研究人员追踪组装好的细胞染色体中的特殊DNA序列。
在对共调控热激蛋白（即同时转录的基因，生物谷注）位点的研究过程中，研究人员发现在热激基因还没有相互靠近之前，不同位点的共调控基因会在热激之后相互配对，而在多线染色体中，基因并不会移动到转录的某一单一位点。
进一步，研究人员利用光脱色荧光恢复技术(fluorescence recovery after photobleaching FRAP，生物谷注）发现随着时间推移，Pol II开始随着活性基因新形成的“小室”循环工作。
目前Lis等人正在寻找转录过程中的其它分子，检测是否具有相同的机制，“我们希望能发现体内新的途径，了解基因如何进行调控的。”
生物谷推荐原始出处：
Molecular Cell, Vol 28, 978-990, 28 December 2007
Article
Intranuclear Distribution and Local Dynamics of RNA Polymerase II during Transcription Activation
Jie Yao,1,3 M. Behfar Ardehali,2 Christopher J. Fecko,1 Watt W. Webb,1, and John T. Lis2,
1 School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA
2 Department of Molecular Biology and Genetics, Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA
Corresponding author
Watt W. Webb
www2@cornell.edu
Corresponding author
John T. Lis
jtl10@cornell.edu
Transcription activation causes dramatic changes in a gene's compaction and macromolecular associations and, in some cases, triggers the translocation of the gene to a nuclear substructure. Here, we evaluate the location, movement, and transcriptional dynamics of Drosophila heat shock (HS) genes both by two-photon microscopy in live polytene nuclei and by FISH in diploid nuclei. The different HS loci occupy separate nuclear positions. Although these loci decondense upon HS, they do not undergo a detectable net translocation nor are they preferentially localized to the nuclear periphery or interior. Additionally, fluorescence recovery after photobleaching reveals that, shortly after HS, newly recruited RNA polymerase II (Pol II) enters elongation via an “efficient entry” mode, which is followed by the progressive establishment of transcription “compartments” at Hsp70 loci where concentrated Pol II is used in a “local recycling” mode. Pol II at highly transcribed developmental loci exhibits dynamics resembling combinations of these Hsp70 transcription modes.
