染色質重塑(chromatin remodeling)
想像一卷長長的說明書,緊緊纏在一排線軸上,有些字句藏在線軸底下,有些則露在縫隙裡。要讀一行藏起來的字,你必須把線軸挪開,或者稍微把它鬆開一點。在真核細胞裡,這卷書是DNA,線軸是核小體——DNA纏繞在組蛋白上形成的珠子——而把它們滑動或趕走以露出基因的動作,就是染色質重塑。
真核生物的DNA大多繞著每個核小體纏了大約兩圈,而轉錄因子很難搆到一個緊貼組蛋白表面、被埋住的結合位點。染色質重塑複合物是一些分子機器,它們用ATP的能量來重新擺放核小體:它們能讓核小體沿著DNA滑動、把它整個趕走以打開一個缺口、把一個標準組蛋白換成一個變體、或者把核小體均勻地排開。這樣一來,它們就決定了哪幾段DNA對調控機器是可及的、哪幾段保持隱藏。它們不改動DNA序列,自己也不書寫組蛋白密碼的化學標記——它們是物理地搬動包裝。重塑因子由轉錄因子、以及由「讀取器」蛋白所識別的組蛋白標記招募到特定基因上,所以它們扮演的是把一個調控決定翻譯成開放或閉合DNA的肌肉。
染色質重塑之所以重要,是因為可及性是基因調控的第一道門:一個設計得再漂亮的轉錄因子,如果它的位點被纏得死緊、搆不著,也毫無用處。重塑在一個活躍的啟動子或增強子上方打開一段無核小體區域,好讓因子結合,並關閉那些該保持沉默的區域。其重要性在疾病裡顯露無遺:編碼重塑亞基的基因,比如SWI/SNF(BAF)複合物的那些,是人類癌症裡突變最頻繁的基因之列——大約五分之一的腫瘤都帶有這類改變——因為失去打開正確基因的能力,會讓「一個細胞可以讀取哪些基因」這整套程序脫軌。
當一個細胞決意走向肌肉命運時,重塑複合物把核小體從肌肉基因的啟動子上滑開,打開一扇扇無核小體的窗口,讓肌肉轉錄因子終於能夠結合——包裝先讓開道,基因才能被讀取。
挪開線軸才能露出字句:可及性是基因調控的第一道門。
重塑是物理地搬動核小體(要用ATP);它與組蛋白修飾不同,後者是給組蛋白打上化學標記。二者協作,卻是不同的機器幹的不同的活——別把它們揉成一回事。