转录因子是调控基因表达的关键蛋白质,它们通过与DNA的特定序列结合,调节RNA聚合酶的活性,从而影响下游基因的表达。根据其功能的不同可以分为转录激活因子和转录抑制因子。其中转录激活因子能够与RNA聚合酶以及其它调节因子形成复合物,通过与DNA结合并改变其染色质状态,从而使RNA聚合酶能够更容易地接近基因启动子区域,进而促进基因的转录。而转录抑制因子则通过招募抑制性蛋白质复合物,与DNA的特定区域结合从而抑制基因的转录。
目前常用于鉴定转录因子转录活性的方法有
酵母检测系统
和
双荧光素酶报告基因检测系统
。
单独的BD可以与GAL4上游活化序列UAS结合,但不能引起转录,但是如果把一个具有转录激活活性的转录因子构建到BD载体上,其表达产生的诱饵蛋白单独与UAS结合后能够引起下游报告基因的转录和表达,根据下游报告基因的转录和表达情况我们就可以判断转录因子是否具有转录激活活性。
图1 转录因子转录活性分析原理(酵母检测系统)。
2023年4月,西北农林科技大学江元清课题组在
Journal Of Integrative Plant Biology
杂志上发表了一篇题为“ANAC087 transcription factor positively regulates age-dependent leaf senescence through modulating the expression of multiple target genes in Arabidopsis”的研究论文,该文章报道了ANAC087是一种衰老相关的转录因子,激活
与叶绿素降解、细胞死亡、活性氧积累和衰老相关的基因的表达,从而导致叶片衰老。为了验证
ANAC087的转录活性,作者将ANAC087的全长CDS克隆到pGBKT7载体上,转化到AH109酵母感受态细胞中进行转录活性测定,结果表明ANAC087是一个转录激活因子。
图2 通过酵母系统验证ANAC087的转录活性(Chen et al., 2023)。
所有酵母菌在SD/-Trp平板上均能正常长出菌斑,且阳性对照可以在SD/-Trp-His上生长,并在添加X-α-gal的情况下变蓝,阴性对照不能在SD/-Trp-His上生长。
将待测转录因子与GAL4结合域构建在同一载体上,与含有GAL-TATA转录调控元件并带有荧光虫荧光素酶(Firefly luciferase)的表达载体共转原生质体(或烟草叶片),使这段序列调控Luciferase的转录表达,培养后裂解原生质体(烟草叶片直接培养对应的时间),随后加入底物荧光素,荧光素酶可催化荧光素发出荧光。通过检测荧光值,对比实验组与对照组荧光值的高低可以判断转录因子是否具有转录激活或者转录抑制作用。
图3 转录因子转录活性分析原理(双荧光素酶报告基因检测系统)。
2022年1月,四川农业大学刘庆林课题组在
Horticulture Research
上发表了一篇题为“
DgMYB2 improves cold resistance in chrysanthemum by directly targeting
DgGPX1
”的研究论文,在该文中,作者首先通过转录组分析发现了在冷处理条件下,菊花中的
DgMYB2
被显著诱导DgMYB2的氨基酸序列含有一个SANT/MYB保守结构域,表明DgMYB2是一个典型的R1-MYB转录因子。作者通过亚细胞定位的结果,确认了DgMYB2定位于细胞核内。为了分析DgMYB2的转录激活活性,作者使用
双荧光素酶报告基因检测实验
来进行研究。结果显示,报告基因载体和pBD-DgMYB2共注射的实验组的LUC/REN值显著高于阴性对照(pBD-Empty)(图4),表明DgMYB2具有转录激活活性。
图4 DgMYB2定位于细胞核中并具有转录激活活性(Yang et al., 2022)。(a)DgMYB2在烟草叶片中的亚细胞定位;(b)DgMYB2在烟草中的转录激活。
能够观察到信号值且阳性对照VP16的LUC/REN明显大于阴性对照空载。