在玩具賽車軌道游戲里，出老千的玩家會(huì)扳動(dòng)開(kāi)關(guān)，讓他們對(duì)手的車輛進(jìn)入一個(gè)循環(huán)軌道，從而贏取比賽。細(xì)胞也會(huì)這一招——改變“軌道”布局，影響細(xì)胞功能，來(lái)自歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL）和牛津大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)通過(guò)形成或撤銷基因環(huán)結(jié)構(gòu)（gene loops），細(xì)胞能調(diào)控轉(zhuǎn)錄機(jī)器，控制它是沿著遺傳物質(zhì)的一個(gè)方向還是兩個(gè)方向前進(jìn)。

“我們發(fā)現(xiàn)基因環(huán)可以將雙向啟動(dòng)子變成單向系統(tǒng)，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Lars Steinmetz說(shuō)。

三年前，Steinmetz實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)錄機(jī)器定位在大部分基因啟動(dòng)子（標(biāo)記轉(zhuǎn)錄開(kāi)始位置的序列）上的時(shí)候，它不僅會(huì)沿著基因的方向移動(dòng)，而且也會(huì)朝著相反的方向，DNA的另外一條“路”移動(dòng)。而當(dāng)時(shí)令他們感到有點(diǎn)驚訝的是，這種現(xiàn)象并不是無(wú)處不在的，一些基因似乎其啟動(dòng)子只能朝著一個(gè)方向。

同一期間，英國(guó)牛津大學(xué)的Nicholas Proudfoot研究組則發(fā)現(xiàn)基因能彎曲成一個(gè)環(huán)，從而當(dāng)轉(zhuǎn)錄機(jī)器到達(dá)基因末端的時(shí)候，就能回到開(kāi)始的地方，重新轉(zhuǎn)錄，就像是一個(gè)被困的玩具車。Proudfoot研究組的研究人員還發(fā)現(xiàn)，一個(gè)特定蛋白的失活就會(huì)導(dǎo)致這些基因環(huán)無(wú)法形成。

轉(zhuǎn)錄機(jī)器是指具有RNA聚合酶活性，并能將模板基因序列轉(zhuǎn)錄為互補(bǔ)RNA鏈的連續(xù)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。其主要成分包括RNA聚合酶等，2006年美國(guó)科學(xué)家Roger D.Kornberg就因此獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

在最新這項(xiàng)研究中，Steinmetz, Proudfoot和其他同事分析了酵母細(xì)胞的整個(gè)基因組，發(fā)現(xiàn)帶有單向啟動(dòng)子的基因無(wú)法形成環(huán)，這些啟動(dòng)子起始的轉(zhuǎn)錄過(guò)程就會(huì)變成雙向，這種轉(zhuǎn)錄似乎不會(huì)被困在一個(gè)循環(huán)中，更多的是自由的向相反的方向移動(dòng)，因此就會(huì)影響到其它基因。這樣細(xì)胞通過(guò)形成或撤消基因環(huán)，不僅可以調(diào)控循環(huán)基因本身，而且還可以調(diào)整整個(gè)基因組中調(diào)控的分布。

目前研究人員正在嘗試探索這些環(huán)如何形成，以及何時(shí)形成的，比如說(shuō)如何對(duì)一個(gè)細(xì)胞環(huán)境變化作出應(yīng)對(duì)，解環(huán)會(huì)如何影響基因中短DNA序列的轉(zhuǎn)錄。Steinmetz還有一個(gè)希望解答的問(wèn)題：一個(gè)啟動(dòng)子激活兩個(gè)基因的情況下會(huì)發(fā)生什么？ “它們是在一個(gè)循環(huán)里嗎？會(huì)發(fā)生什么變化呢？”。