賴斯大學(xué)的生物物理學(xué)家有一種新的細(xì)胞力學(xué)理論，這種理論是正確的。JoséOnuchic的Rice實(shí)驗(yàn)室確定了縮合蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作解決了這個(gè)問題，即復(fù)合物是一個(gè)單環(huán)，它是兩條雙鏈DNA還是一個(gè)分子“手銬”，由兩個(gè)連接的環(huán)組成，每個(gè)環(huán)都纏繞著一條雙鏈。

由賴斯博士后研究員Dana Krepel領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用了一套最先進(jìn)的分析工具來打電話：這是一個(gè)單圈。他們的工作是了解蛋白質(zhì)在整個(gè)有絲分裂和細(xì)胞生命周期的所有階段的染色體結(jié)構(gòu)上的活動的第一步。這種理解將有助于科學(xué)家學(xué)習(xí)如何更好地治療遺傳性疾病，包括癌癥。

賴斯團(tuán)隊(duì)為期兩年的研究結(jié)果發(fā)表在“ 美國國家科學(xué)院院刊”上。

Condensin完成了這個(gè)詞的含義：它有助于將染色體濃縮到細(xì)胞的細(xì)胞核中。最近的研究表明，凝聚素及其蛋白質(zhì)伴侶cohesin擠出DNA。但到目前為止，還沒有人確定凝聚素蛋白如何聚合成它們的功能形式。

Krepel開始分析由五個(gè)亞基組成的細(xì)菌凝聚素復(fù)合物，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)維持的染色體(SMC)蛋白質(zhì)，它們作為鉸鏈聚集在一起，長的kleisin蛋白質(zhì)構(gòu)成環(huán)的其余部分。人類真核細(xì)胞核中的復(fù)合物 - 未來分析的目標(biāo) - 與它們更古老的對應(yīng)物相似。

Krepel通過結(jié)合和比較有關(guān)單個(gè)蛋白質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)和基因序列的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，將這個(gè)難題拼湊在一起。結(jié)構(gòu)來自蛋白質(zhì)片段的可用X射線晶體學(xué)和通過直接偶聯(lián)分析(DCA)的序列信息，DCA是由Onuchic及其同事在2011年引入的基于統(tǒng)計(jì)的程序，其比較了共同進(jìn)化的蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基。

“我們使用DCA來推斷共同的氨基酸對，我們從實(shí)驗(yàn)中得到的蛋白質(zhì)碎片很少，”Krepel說。“這是一個(gè)很好的起點(diǎn)，然后我們不得不把它們放在一起就像一個(gè)謎題。我們希望得到一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)并解決沖突，無論是單環(huán)還是雙環(huán)。”

了解蛋白質(zhì)如何一起進(jìn)化是關(guān)鍵。“這是一種由許多蛋白質(zhì)組成的模塊化機(jī)制，”賴斯博士后研究員和共同作者M(jìn)ichele Di Pierro說。“結(jié)晶一種蛋白質(zhì)更容易，但要弄清楚整個(gè)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)是非常困難的。這就是為什么它看起來很理想，即使我們沒有這種結(jié)構(gòu)，它也能讓我們獲得關(guān)于復(fù)合物的信息。 “

“協(xié)同進(jìn)化基本上是關(guān)于自然選擇，”該研究的博士后研究員兼合著者Ryan Cheng補(bǔ)充道。“當(dāng)你得到隨機(jī)突變時(shí)，需要保留某些相互作用以保持復(fù)雜的功能。”

“我們希望這兩個(gè)殘留物結(jié)合在一起并匹配，它們將一起發(fā)展，”Onuchic說。“如果這個(gè)突變并且反應(yīng)不好，另一個(gè)必須補(bǔ)償.Dana問我們是否可以將這些序列信息與小晶體結(jié)構(gòu)一起獲得并確定這些巨大的結(jié)構(gòu)，結(jié)果證明我們可以。”

賴斯的理論生物物理中心(CTBP)的Onuchic小組發(fā)表了一系列論文，將其蛋白質(zhì)折疊理論擴(kuò)展到更大的基因組。他預(yù)計(jì)正在進(jìn)行的工作最終將揭示凝固素的機(jī)制。“這些東西必須凝結(jié)染色體，”他說。“人們都知道。但沒有人知道他們是如何做到的。”

Onuchic說，其他人的研究表明，柔性鉸鏈可以幫助打開和關(guān)閉環(huán)，作為允許DNA鏈進(jìn)出的門，這一過程也是Rice研究所暗示的。但是，如果不知道復(fù)合體中每個(gè)分子的位置，就無法完全理解其功能和動力學(xué)。

“我們知道凝聚素復(fù)合物是有效的，因?yàn)槿绻闳コ?，就不會發(fā)生有絲分裂，”他說。“但是沒有人理解這種機(jī)制?，F(xiàn)在我們已經(jīng)有了這種結(jié)構(gòu)，我們首先了解了分子細(xì)節(jié)。”