黄川团队揭示金属响应基因快速转录激活的新机制

细胞的重金属离子稳态平衡（metal homeostasis）受多种金属响应基因（Metal-responsive genes）协同调控，是细胞正常生长的重要条件。研究表明，金属响应基因应答于重金属胁迫信号，帮助细胞清除过量或有毒的重金属离子。然而调控通用转录机器区分正常和重金属胁迫条件的关键因子及分子机制尚未阐明。金属响应基因的转录激活机制是RNA转录调控领域的关键研究问题，深入探究调控通用转录机器区分正常环境和重金属胁迫环境的关键因子及分子机制，阐释金属响应基因转录激活通路与正常条件下金属响应基因本底转录机制的异同，以及与非金属响应基因转录通路的异同，对深入理解基因表达调控具有重要意义。

2021年6月9日，重庆大学生命科学学院、前沿交叉学科研究院的黄川教授团队在Nucleic Acids Research发表题为Gawky modulates MTF-1-mediated transcription activation and metal discrimination 的论文，揭示了gawky蛋白调控金属响应基因快速转录激活的分子机理。

该团队通过系统的RNAi筛选，发现果蝇gawky蛋白仅在重金属离子胁迫下对金属响应基因的转录激活（metal-induced transcription）起到促进作用，而对正常环境下金属响应基因的本底转录 (basal transcription) 没有影响。这说明gawky蛋白是金属响应基因激活的检查点（check point），是调控通用转录机器区分正常环境和重金属胁迫环境的关键因子。该团队发现在重金属离子胁迫过程中，gawky蛋白进入细胞核与金属响应基因的启动子区域相结合，并募集金属响应转录因子MTF-1激活金属响应基因的转录。进一步，该团队发现（1）gawky蛋白与MTF-1蛋白的结合力强弱是受外界环境所影响，重金属胁迫增强gawky蛋白与MTF-1蛋白的结合；（2）gawky蛋白促进金属离子激活的MTF-1入核，却对正常条件下的MTF-1没有影响。另外，该团队还发现gawky蛋白的缺失导致金属响应基因失去对特异金属离子的偏好性（metal discrimination），包括金属响应基因对MTF-1蛋白的结合力偏好性（MTF-1 binding preference）和金属响应基因转录激活的偏好性 (transcription preference)。综上所述，该研究阐述了转录激活和DNA序列识别的新机制，提供了对基因表达调控的新认知。

重庆大学生命科学学院、前沿交叉学科研究院博士生贾瑞瑞和硕士生宋振兴为论文共同第一作者，黄川教授为通讯作者。该研究得到中国科学技术大学单革教授的大力支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/nar/gkab474