高速成像捕捉激素驱动基因激活的机制

金泽大学纳米生命科学研究所（WPI NanoLSI）的科学家们拍摄了实时视频，展示了关键激素受体如何激活基因，为生物学中最基本的过程之一提供了更清晰的视角。

金泽大学的Richard Wong及其同事使用高速原子力显微镜（HS-AFM）直接观察了雌激素受体α（ERα）如何与DNA结合并在雌激素的作用下开启基因。

他们的研究结果发表在ACS Nano上，揭示了激素信号传导的新分子细节，对癌症等疾病具有重要意义。

雌激素受体在控制许多组织中的基因活性方面起着关键作用。当雌激素与ERα结合时，蛋白质会改变形状，形成二聚体（分子对），并附着在称为雌激素反应元件（ERE）的DNA特定区域。

尽管几十年来人们已经知道这一过程的重要性，但以前从未观察到它在单分子水平上实时展开。

为了捕捉这一点，研究人员使用HS-AFM扫描了与DNA相互作用的单个ERα分子。他们比较了雌激素存在和不存在时ERα的行为。他们的实验表明，ERα可以在没有雌激素的情况下与DNA结合，但结合的精确度和稳定性较低。当雌激素存在时，ERα分子更有效地二聚化，并与ERE序列表现出靶向、稳定的结合。

“我们的研究表明，雌激素就像一个分子媒人，”王说。“它不仅会触发ERα找到正确的DNA序列，还会稳定其控制，确保准确的基因激活。”

基于这些观察，研究小组提出了一种新的“配体诱导二聚化”（LID）模型，解释了激素如何在DNA水平上微调受体的动态行为。

这项工作提供了直接的视觉证据，证明了激素的分子信号如何导致精确的基因控制——这是一项基本的进展，可以指导治疗激素驱动疾病的新策略。p