Добавить новость
smi24.net
News in English
Июль
2023

How an essential class of proteins can access blocked genes

0

Genetic information contained within DNA has to be read by specific proteins that enable the process of gene activation to begin – but in many cases, these proteins can’t access their targets because DNA strands are bundled up to control what genes are used in the wide range of different cell types.

New research led by scientists at The Ohio State University shows how one of these proteins, known as a transcription factor, functions as a special “pioneer factor” by managing to bind to a blocked segment of DNA to begin the process of opening up and activating a gene.

The research was conducted in budding yeast, a single-cell organism, but the transcription factor studied, called Cbf1, is among a family of proteins with a long evolutionary history that have a basic helix-loop-helix configuration – a structural feature similar to about 100 transcription factors known to exist in humans.

“In humans, mutations in this class of transcription factors play central roles in cancer,” said Michael Poirier, lead corresponding author of the study and professor and chair of the Department of Physics at The Ohio State University.

“This work tells us one of the main ways genes are activated,” Poirier said. “We’re trying to understand, at a fundamental level, how cells work with the idea that this ultimately provides the information one needs to understand disease and develop therapies.” 

Benjamin Donovan, a biophysics graduate student in Poirier’s lab, is first author of the study. Song Tan and Lu Bai, professors in Penn State University’s Department of Biochemistry and Molecular Biology, were co-corresponding authors of the paper, which was recently published in Molecular Cell

In plants, animals and other organisms whose cells have a nucleus, sections of DNA spool around a collection of histone proteins to form nucleosomes, similarly to how a watering hose might be organized in a backyard. Once locked into a nucleosome spool, portions of those DNA segments can’t be accessed by most transcription factors. 

But a special class of these binding proteins found in humans and recently discovered in plants, called pioneer factors, “can access sites that are not accessible,” Poirier said. “How they do that has been a complete mystery.” 

In a previous paper, Poirier, Bai, Donovan and collaborators showed that the Cbf1 transcription factor could bind to its target site despite that site being embedded within a nucleosome, essentially revealing Cbf1 is equivalent to a pioneer factor. The researchers also observed with single molecule microscopy that this capability was related to the protein’s unexpected tendency to remain present within the spool for an unusually long time. Most transcription factors that manage to bind within nucleosomes aren’t able to maintain the connection for very long – they disengage quickly through a process called dissociation. 

“We showed that this long retention of Cbf1 generated very efficient occupancy within a nucleosome even though the binding site is largely blocked so it had to wait for the nucleosome to unwrap to then bind. But that paper gave no insight into how it worked: How does pioneer factor Cbf1 stick around for so long? And why?” Poirier said. 

In this new study, the team tested their theory that Cbf1 sticks around by making use of the histone proteins around which nucleosomes form. 

Using single molecule measurements, Donovan revealed that the helix-loop-helix structure of Cbf1, which resembles the structure of another well-studied yeast transcription factor, could play a role in its special capabilities. A series of experiments confirmed this structure was essential to the nucleosome binding success. 

Electron microscopy from the Tan lab showed Cbf1’s positioning indicated the helix-loop-helix region of its structure interacts with histones, and the scientists confirmed the attachment location by mutating histone-interacting regions and observing a weakening of the bond. 

These extra histone interactions facilitated Cbf1’s ability to function as a pioneer factor by retaining, for typically a minute, Cbf1 at its target DNA site within the partially unspooled nucleosome. The researchers call this phenomenon a dissociation rate compensation mechanism. 

Studies from the Bai lab in live budding yeast showed nucleosomes were displaced by Cbf1, and that its histone interactions resulted in expected functional outcomes. 

Once pioneer factors bind to a nucleosome, other proteins and enzymes enter the picture to move along the process leading to gene expression and protein building.

“We’ve explained molecularly and mechanistically how a pioneer factor can function and shown where the dissociation rate compensation mechanism comes from: in part, from histone interactions,” Poirier said. “If they don’t bind, none of this can get started – they are key to launching gene expression.” 

This work was supported by the National Institutes of Health, the National Science Foundation and the Estonian Research Council.

Additional co-authors include Hengye Chen of Penn State, Priit Eek of Tallinn University of Technology, and Zhiyuan Meng and Caroline Jipa of Ohio State.








Custom Clinic - это клиника в центре Санкт-Петербурга, где решают проблему выпадения волос комплексно и эффективно

Гастроэнтеролог Садыков: аппендицит из-за семечек арбуза или шелухи подсолнуха — миф

На фоне массовой раздачи паспортов России таджикам очередного русского лишают гражданства и отправляют на судилище в Таджикистан

Метод Эффеком: Как перевернуть правила игры с помощью знаний


Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Cameroon star has said yes to Man Utd transfer but Red Devils face hurdle

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 

Man Utd have agreed deal with AC Milan for £40m star's exit, await player decision - report


Будущее уже наступило

"Главный азербайджанец Урала" сдал Алиева. Этот раунд Баку проиграл. Что будет дальше?

У киберпреступников новая бизнес-модель

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


Modders are trying their hardest to add an NVMe SSD to the Switch 2, which is both impressive and something I'm not going to do

Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

The US Air Force wants to test blowing up Cybertrucks because 'it is likely the type of vehicles used by the enemy may transition to Tesla Cyber trucks'

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»


Овочі можусть стати розкішшю для українців


«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге

Добро в каждой чашке: Елизавета Боярская, фонд «Жизнь в Движении» и сеть кофеен «Ягода» запускают авторский кофе для помощи детям с ОВЗ

Метод Эффеком: Как перевернуть правила игры с помощью знаний

Охранник из аэропорта Внуково стал моделью


Собянин: сбиты ещё три беспилотника, летевших на Москву

Росгвардейцы обеспечили безопасность фестиваля ЛИГА ТРИАТЛОНА & IRONSTAR МОСКВА 226 2025.

Мария Багреева: начался прием заявок на конкурс «Лидеры закупок Москвы»

Ночью ПВО перехвачены и уничтожены 32 БПЛА:


Что известно о задержках рейсов в аэропортах РФ 11 августа 2025 года

Урожай бахчевых в Крыму: современные технологии и популярность за пределами региона

Где в Твери будут отключать электричество на неделе

Дедушка Головин и другие. 2.


Павлюченкова уступила во втором круге турнира WTA 1000 в Цинциннати

Вероника Кудерметова в третьем круге турнира WTA: победа в Цинциннати!

Потапова проиграла Свёнтек во втором круге турнира WTA в Цинциннати

Хачанов поднялся до 12-й позиции в мировом рейтинге ATP


Где в Твери будут отключать электричество на неделе

Что известно о задержках рейсов в аэропортах РФ 11 августа 2025 года

Изнасилование девушки в подвале 11-летней давности раскрыли в Москве

Основал "Самолёт" и чуть не выдал дочь за Шамана: умер миллиардер Михаил Кенин


Музыкальные новости

Обиды на отца, алкоголизм, ссоры с Влади и дружба с Ефремовым: как живёт Никита Высоцкий

Анастасия Волочкова как могла объяснила свое странное поведение в самолете: «Любой человек был бы счастлив, что мои ноги висят над его головой»

Раскрыта причина смерти Оззи Осборна

«Навсегда в наших сердцах»: Нюша рассказала о потере бабушки


У Крымского моста скопилась очередь из 1,1 тысячи автомобилей

"Динамо" Карпина упустило победу над "Сочи" в конце матча

От Чехова с мангустами до встречи “Варягов”: что скрывают стены Московского вокзала Тулы

Охранник из аэропорта Внуково стал моделью


ЦСКА разгромил "Рубин" 5:1: дубль Глебова и блеск Мусаева!

Сергей Собянин. Главное за день

ЦСКА смёл «Рубин» за полчаса и провёл лучший матч при Челестини

Ровно 50 лет назад не стало великого композитора Дмитрия Шостаковича, выступавшего в Воронеже


Процесс сошел с рельсов // Верховный суд определил пересмотреть дело о наезде Kia на трамвай

У Крымского моста скопилась очередь из 1,1 тысячи автомобилей

Российский рэпер сжег кабриолет BMW прямо на сцене

Москва: Новая эра зарядных станций для электромобилей с поддержкой инвесторов


Путин обратился с приветствием к участникам форума «Машук»

Bloomberg сообщает, что ЕС хочет провести переговоры с Трампом до встречи с Путиным

Медиа сообщили о предполагаемой локации встречи Путина и Трампа на Аляске

Российские акции демонстрируют уверенный рост на фоне ожиданий встречи Путина и Трампа




Гастроэнтеролог Садыков: аппендицит из-за семечек арбуза или шелухи подсолнуха — миф

Custom Clinic - это клиника в центре Санкт-Петербурга, где решают проблему выпадения волос комплексно и эффективно

Компания «КЕНГУРУ.ПРО» подписала соглашение с сетью премиальных фитнес-студий PRO TRENER

«Бежим за Мечту — Ходить»: подростки на протезах пробегут марафон в Екатеринбурге


После «успешных» переговоров с Вэнсом в Киеве вновь отвергли мирные инициативы

В Киеве сделали заявление о территориальных уступках


«Торпедо» и «Спартак» Кострома сразятся за три очка. «Торпедо» Москва — «Спартак» Кострома: прогноз и ставка

Росгвардейцы обеспечили безопасность фестиваля ЛИГА ТРИАТЛОНА & IRONSTAR МОСКВА 226 2025.

Компания «КЕНГУРУ.ПРО» подписала соглашение с сетью премиальных фитнес-студий PRO TRENER

Столичные росгвардейцы приняли участие в забеге, посвященном Дню физкультурника


Интервью Лукашенко на "Беларусь 1" стало примером пропагандистской одержимости

В Минске считают, что интервью Лукашенко превратили в пропагандистский опус


Собянин: Еще два направлявшихся к Москве БПЛА нейтрализованы силами ПВО

Собянин: с 2011 года в Москве привели в порядок более 90 км набережных

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: Окончен основной этап благоустройства набережной в Покровском-Стрешневе


Без морщин. Эксперты рассказали о плюсах изменения климата в Москве

Преимущества применения озона для очистки воды

Было-стало. Какая улица вела на Москву, а привела в заповедник

США предостерегают о возможной крупной чрезвычайной ситуации


Герои СВО: история командира группы БПЛА с позывным Москва

Прогноз погоды на сегодня, 11 августа

Изнасилование девушки в подвале 11-летней давности раскрыли в Москве

Минимальный размер стипендии предложили увеличить в России


без заголовка

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК

Полицейский погиб при задержании поджигателя релейного шкафа под Архангельском

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40


Прогноз погоды в Крыму на понедельник

Прогноз погоды в Крыму на 11 августа

Подросток на Мersedes сбил пешехода на трассе в Керчь

Прогноз погоды в Крыму на 10 августа


Где в Твери будут отключать электричество на неделе

Более 15 тысяч нижегородцев и гостей города объединил в День физкультурника спортивно-патриотический фестиваль «Моя сила»

Антироссийский курс Трампа: новая стратегия США вызывает опасения экспертов

Урожай бахчевых в Крыму: современные технологии и популярность за пределами региона














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *