基因表达取决于细胞核和细胞质之间的持续对话

基因表达是遗传信息用于产生蛋白质的过程，蛋白质是细胞正常运作和实现其多种目的所必需的。它发生在两个不同的步骤中：首先是转录，发生在细胞核中，然后是细胞质中的翻译。控制基因表达对细胞产生正确需要的精确蛋白质至关重要。到目前为止，基因转录和蛋白质翻译被认为是两个独立的过程。

今天，瑞士日内瓦大学(UNIGE)和海德堡(德国)欧洲分子生物学实验室的微生物学家提供了额外的证据，表明这两个过程具有内在联系，并表明一种名为Ccr4-Not 的蛋白质复合物起着关键作用。通过充当细胞核和细胞质之间的信使来进行基因表达。这些结果发表在Cell Reports上，揭示了控制基因表达的机制，这是控制细胞生命和死亡的过程。

基因表达是指生物化学过程，通过这些过程，我们基因中存储的信息就像一本说明书一样被读取，以产生使我们的细胞正常运作的蛋白质。到目前为止，基因表达被认为是在两个不同的步骤中发生的：第一次转录发生在细胞核中，然后发生在细胞质中。今天，由UNIGE和欧洲分子生物学实验室领导的研究表明，转录和翻译具有内在联系，并且不断相互影响。要做到这一点，细胞内，细胞核和细胞质之间的非常有效的沟通是至关重要的。这种对话是通过一种叫做Ccr4-Not 的蛋白质复合物实现的，它可以全面地确定细胞的转化能力。

基因表达：一条双向的街道

来自UNIGE医学院的Martine Collart和她的团队在2014年发现，Ccr4-Not复合物使细胞质能够在翻译过程中向细胞核提供信息。今天，由于Ccr4-Not，它们证明它是双向通讯，因为细胞核也在基因表达的所有阶段将信息传递给细胞质。该复合物充当细胞核和细胞质之间的信使，以确保转录和翻译水平都很好地适应。它还能够增强翻译以补偿转录应激，从而确保基因表达保持良好平衡。

实际上，越来越多的证据表明不同水平的基因表达相互连接形成网络。因此，通过用于产生功能性蛋白质的各种细胞机器的组分给出恒定的反馈。这用于确保基因表达保持稳定。Collart教授详细解释了这个过程：“在细胞核中转录期间，这种复合物控制着在细胞质中产生蛋白质的机器的产生。基本上，它控制细胞核中可以制造多少蛋白质。我们能够证明Ccr4-Not复合物通过将细胞质连接到细胞核，是基因表达的全球调节因子，在从基因到蛋白质生产的所有步骤中起作用。

“以前，细胞核被认为是一个指挥所，控制着细胞内发生的一切。然而，2014年，我们发现细胞核实际上受细胞质的影响，环境信号首先出现在细胞质中。我们最近的研究现在突出显示Ccr4-Not还通过将细胞核与信使RNA相关联来调节细胞的翻译能力，信使RNA是将遗传信息从DNA传递到核糖体的分子，然后核糖体产生蛋白质。图片现在已经完成：基因表达实际上取决于细胞核和细胞质之间的持续对话Ccr4-Not复合体是协调这些不同隔室内和之间调节过程的关键参与者，“本研究的第一作者Zoltan Villanyi指出。

Ccr4-Not复合调节剂对于所有动物胚胎的发育是必不可少的，并且涉及生命所必需的许多生理机制，例如心脏功能，精子发生或脂质代谢。由于这种调节因子直接控制基因表达，任何突变都可能产生严重后果，从胚胎死亡到生命后期的癌症发展，以及各种代谢失败。“现在我们已经准确地确定了这种调节因子影响mRNA的步骤的多样性，我们可以开始研究与疾病相关的特定目标”，Collart教授强调说。“它将为理解我们基因表达方式的最基本细胞机制打开新的大门。”