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        循環(huán)和更多循環(huán)這就是你的DNA組織方式
        
			
        
				2019-04-27 14:47:22
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        值得注意的是，活細胞能夠將長度超過兩米的混雜DNA包裝成整齊的微小染色體，同時為細胞分裂做準備。然而，幾十年來科學家一直對這個過程的運作方式感到困惑。來自代爾夫特大學Kavli研究所和EMBL Heidelberghave的研究人員現(xiàn)在分離并拍攝了這一過程，并實時見證了一種叫做縮合蛋白的蛋白質復合物如何在DNA中擠出一個環(huán)。通過在長鏈DNA中擠出許多這樣的環(huán)，細胞有效地壓縮其基因組，使其可以均勻地分布到其兩個子細胞中?？茖W家在科學上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
        

        循環(huán)和更多循環(huán)這就是你的DNA組織方式
        

        這一發(fā)現(xiàn)解決了該領域激烈的爭論，因為它最終回答了生物學中已經(jīng)討論了一個多世紀的問題：在分成兩部分之前，細胞中的DNA與意大利面條相當 - 混合了混合的股線。細胞需要在染色體中組織這種混亂，以便能夠將DNA整齊地分布在兩個子細胞上。多年來，很明顯蛋白質復合物凝聚素起著關鍵作用，但是到目前為止，生物學家們究竟是如何分歧的。一種理論認為，凝結素就像一個鉤子，可以抓住并連接DNA混雜的DNA，從而將它們捆綁在一起。另一種理論認為，環(huán)狀縮合物將DNA向內(nèi)拉，形成環(huán)狀。
        

        在去年11月的“科學”雜志的一篇封面文章中，代爾夫特和合作實驗室的科學家表明，縮合素具有這種環(huán)狀擠出所需的運動功能。這為這個難題增添了一個重要的新篇章，但正如牛津大學的Kim Nasmyth在隨后的觀點中指出的那樣，“凝聚素是DNA轉位酶的發(fā)現(xiàn)肯定與它作為環(huán)形擠出機起作用的觀點一致，但絕不是證明了這一點。挑戰(zhàn)將是觀察擠壓和易位，確定它是否是個體或多聚體復合物的特性，并闡明其分子機制。
        

        這正是現(xiàn)在已經(jīng)完成的事情。來自代爾夫特大學Kavli研究所的Cees Dekker小組的科學家，以及來自EMBL Heidelberg的Christian Haering小組，他們建立了蛋白質的純化和熒光標記，捕獲了實際電影中的縮聚蛋白復合物 - 也就是它擠出了一圈DNA。
        

        “我們只是通過拍攝來證明這一點，”代爾夫特的Cees Dekker集團的博士后Mahipal Ganji說道。“DNA是如此糾纏的雜亂無章，很難將細胞分離過程并在細胞中進行研究。在我們的研究中，第一步是將DNA分子的兩端固定在表面上，并在DNA上涂上彩色染料。然后通過在垂直于分子的流體中施加流動，我們將DNA定向為U形并將其帶入我們顯微鏡的焦平面。令人驚訝的是，我們可以看到單個縮合物結合并擠出一個環(huán)。 “
        

        Cees Dekker教授補充道，“這解決了爭論。這些數(shù)據(jù)提供了令人信服的證據(jù)，證明凝聚素在DNA中形成環(huán)狀。我們的新型成像方法還可以測量各種定量數(shù)據(jù)：環(huán)形擠出的對稱性，速度哪個環(huán)形成，當你拉上DNA時會發(fā)生什么。“
        

        發(fā)現(xiàn)循環(huán)速度非常高：每秒可以通過縮合酶將高達1500堿基對的DNA卷入。并且它只消耗適量的細胞燃料ATP，這表明凝結素不會通過堿基沿著DNA堿基步進，而是大步拉動它。當略微拉動DNA時，循環(huán)過程會減慢。顯然，由于緊張，凝結素似乎更難以創(chuàng)造一個循環(huán)。出乎意料的是，循環(huán)擠出是不對稱的：“我們看到凝結素?？吭贒NA上并固定在那里，然后開始只從一側卷入DNA。”Dekker補充道，“又一個有趣的發(fā)現(xiàn)。”
        

        該研究代表了對DNA基本理解的重要一步，但也與醫(yī)學相關?？s合素所屬的SMC蛋白家族的問題與遺傳性疾病如Cornelia de Lange綜合癥有關。Condensin在細胞分裂過程中對染色體的組織也至關重要，并且該過程中的錯誤可導致癌癥。更好地了解這些過程對于追蹤嚴重疾病的分子起源至關重要。
        
			

			
          
        
			
        
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