生物帮宾夕法尼亚州立大学和康奈尔大学的一项新研究描述了在酵母中产生染色体结构和基因调控的最全面，最高分辨率的图谱的努力，这是提高对高级生物的发育，进化和环境反应的理解的重要一步。
具体来说，该研究在酵母基因组中绘制了400多种不同染色体蛋白的精确结合位点，其中大多数调节基因的表达。
酵母细胞提供了一个简单的模型系统，该系统具有6,000个基因，其中大多数是在其他生物体(包括人类)中发现的，使其成为研究基础遗传学和复杂生物途径的极佳候选者。
论文“萌芽酵母基因组的高分辨率蛋白质结构”，”于3月10日发表在《自然》杂志上。
“这是一个复杂得多的命题，但是就像酵母基因组的测序先于人类的测序一样，我相信我们将能够看到人类基因组的调控结构，”资深作者B. Franklin Pugh说。 83岁，是艺术与科学学院的分子生物学和遗传学教授，也是宾夕法尼亚州立大学的前教授，在那里他开始了这项工作。宾夕法尼亚州立大学的研究助理教授马修·罗西(Matthew Rossi)是该论文的第一作者。
该团队使用一种称为ChIP-exo的技术来绘制与酵母基因组相互作用的约400种不同蛋白质的结合位置，其中一些位于几个位置，而另一些位于数千个位置。
该团队执行了1,200多个单独的ChIP-exo实验，产生了数十亿个单独的数据点。对大量数据的分析需要使用宾州州立大学的超级计算集群，并且需要开发一些新颖的生物信息学工具来识别模式并揭示酵母基因组中调节蛋白的组织。分析显示出惊人数量少的独特蛋白质组合，可在整个酵母基因组中重复使用。
这项研究揭示了两种截然不同的基因调控架构，扩展了传统的基因调控模型。所谓的组成型基因-执行基本的“管家”功能并且几乎始终处于低水平的活性-仅需要一组基本的调节控制，而那些被环境信号激活的基因(称为诱导型基因)则具有更为专门的结构。
传统的基因调控模型涉及称为“转录因子”的蛋白质，该蛋白质与特定的DNA序列结合以控制附近基因的表达。但是，研究人员发现，“看家”基因(包括酵母中的大多数基因)缺乏蛋白质-DNA结构，该结构允许特定的转录因子结合，这是可诱导基因的标志。
宾州州立大学生物化学和分子生物学助理教授Shaun Mahony表示：“数据的分辨率和完整性使我们能够鉴定出21种蛋白质组合，还鉴定出管家基因中没有特定的调控信号。”“我们为分析这些数据而开发的计算方法可以作为进一步开发更复杂生物体中基因调控研究的起点。”
共同作者包括Pugh实验室的助理研究教授William KM Lai和博士后研究员Chitvan Mittal。康奈尔大学生物技术资源中心Epigenomics Facility主管Gretta D. Kellogg;宾夕法尼亚州立大学的研究人员Prashant K.Kuntala，Naomi Yamada，Nitika Badjatia，Guray Kuzu，Kylie Bocklund，Nina P.Farrell，Thomas R.Bland，Joshua D.Mairose，Ann V.Basting，Katelyn S.Mistretta，David J.Rocco和艾米丽·珀金森(Emily S. Perkinson)。
