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在最近发表在《Nature Structural and Molecular Biology》上的一项研究中，卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理系的科学家发现，水分子在帮助蛋白质，特别是转录因子，读取和调节人类基因组方面起着至关重要的作用。
在最近发表在《Nature Structural and Molecular Biology》上的一项研究中，卡罗林斯卡医学院医学生物化学和生物物理系的科学家发现，水分子在帮助蛋白质，特别是转录因子，读取和调节人类基因组方面起着至关重要的作用。
我们的基因组中只有大约1%是由基因组成的，基因是决定蛋白质结构和功能的DNA片段。哺乳动物之间的蛋白质编码基因高度相似，而人类和其他动物之间的大部分差异源于基因活动的调节方式。被称为转录因子的蛋白质调节着基因的活性，因此只有一组必要的基因在特定的时间和地点被激活。每个转录因子识别并结合一个独特的短DNA序列，最常见的是位于99%的基因组，不编码蛋白质。转录因子的结合可增加或减少附近基因的表达。
“转录因子如何选择其结合位点一直是生物学中一个长期存在的问题。“通过将高分辨率结构分析与先进的计算方法相结合，我们揭示了构成细胞团的大部分的水有助于转录因子与DNA结合，并区分密切相关的DNA序列，”卡罗林斯卡研究所Jussi Taipales小组的通讯作者和研究员Ekaterina Morgunova说。
研究小组发现，相同的转录因子可以结合两个不同的DNA序列，每次都利用水，但不同：对于一个序列，水分子有助于结合，因为它们被解放出来自由移动，增加了无序（熵）。对于另一个序列，水分子“冻结”在转录因子和DNA之间，将两者连接起来。
“了解转录因子和DNA之间相互作用的机制对于理解正常的基因调控、它在疾病期间如何变化以及如何操纵基因调控以进行治疗至关重要。研究结果为理解基因调控机制提供了关键信息。”
该研究结合使用了高通量技术（SELEX）来寻找与转录因子结合的特定DNA序列，高分辨率x射线晶体学来求解与DNA结合的转录因子的结构，以及先进的模拟技术，包括用于定量蛋白质-DNA界面水分子的无序效应（熵贡献）的Per|Mut算法。
“这项研究是我们实验室多学科研究的一部分，我们的目标是完全解码我们基因组的调控语法，解释DNA序列如何决定基因表达的时间和地点，以及导致疾病的变异和突变如何改变基因表达。”
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