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        染色體運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)支持DNA環(huán)擠出
        
			
        
				2018-12-22 09:09:47
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        這是生物學(xué)中最大的謎團(tuán)之一：細(xì)胞如何在兩個(gè)子細(xì)胞之間整齊地分布其復(fù)制的DNA?一個(gè)多世紀(jì)以來，我們已經(jīng)知道細(xì)胞中的DNA可與一盤意大利面條相媲美 - 混雜的混合線條。當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，它們必須將兩米長的DNA包裝成整齊的小包裝 - 染色體。這種包裝是由稱為縮合蛋白的蛋白質(zhì)誘導(dǎo)的，但科學(xué)家們對實(shí)際機(jī)制存在分歧。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，這種蛋白質(zhì)就像一個(gè)鉤子一樣，隨機(jī)地抓住DNA中的混雜物并將它們捆綁在一起。另一個(gè)認(rèn)為，環(huán)形蛋白質(zhì)向內(nèi)拉DNA以形成環(huán)。科學(xué)報(bào)道的一項(xiàng)新研究來自TU Delft，海德堡和哥倫比亞大學(xué)的研究人員給予oop-extrusion論證一個(gè)顯著的推動(dòng)，證明了凝結(jié)素確實(shí)具有這種動(dòng)態(tài)所需的假定運(yùn)動(dòng)功能。
        

        染色體運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)支持DNA環(huán)擠出
        

        早在1882年，著名的生物學(xué)家Walter Flemming就記錄了DNA縮合的過程。通過顯微鏡觀察，他看到細(xì)胞如何整齊地組織DNA束，然后將它們分成兩個(gè)新細(xì)胞。然而，這個(gè)過程的確切細(xì)節(jié)已經(jīng)超過100年仍然是一個(gè)謎。
        

        “在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域，這個(gè)問題上有不同的學(xué)派，”來自TU Delft Kavli研究所的納米生物學(xué)家和研究負(fù)責(zé)人Cees Dekker解釋道。“近年來，凝結(jié)素?cái)D出環(huán)的假設(shè)已經(jīng)取得了成功，得到了計(jì)算機(jī)模擬的支持。這個(gè)想法是環(huán)形凝聚素抓住DNA并以環(huán)狀方式將其拉過環(huán)。這只是如果蛋白質(zhì)具有運(yùn)動(dòng)活動(dòng)可能。這種環(huán)形擠出模型的一個(gè)問題是，直到現(xiàn)在，還沒有檢測到這種運(yùn)動(dòng)功能。此外，需要太多的能量將環(huán)拉過環(huán)，遠(yuǎn)超過冷凝素的燃料使用量。“
        

        電機(jī)功能
        

        在他們的科學(xué)文章中，研究人員首次表明，縮合素確實(shí)具有運(yùn)動(dòng)功能。他們定位了在表面上拉伸的DNA分子，并添加了凝聚蛋白，每個(gè)蛋白都配有發(fā)光量子點(diǎn)，以便進(jìn)行觀察。“我們觀察到凝固素確實(shí)如何沿著DNA轉(zhuǎn)移。這只發(fā)生在燃料存在的情況下，在這種情況下是分子ATP - 為細(xì)胞中所有過程提供動(dòng)力的汽油，”代爾夫特的研究生Jorine Eeftens解釋道。第一作者 “結(jié)果還表明，縮合物在DNA上需要非常大的步驟，因此需要的ATP比以前想象的要少得多。” 在他們研究的第二階段，研究人員用發(fā)光的DNA串替換了縮合素上的發(fā)光量子點(diǎn)。他們再次目睹了凝結(jié)素以同樣的方式移動(dòng)。
        

        “確切的潛在機(jī)制仍有待討論。但這一發(fā)現(xiàn)無疑是對循環(huán)擠壓陣營的巨大推動(dòng)。我們還表明，所用能源的數(shù)量比以前想象的要少得多，”Cees Dekker說。
        

        該研究代表了對細(xì)胞基本理解的重要一步，但它也與醫(yī)學(xué)研究相關(guān)?？s合蛋白所屬的蛋白質(zhì)家族的問題，SMC蛋白質(zhì)，與遺傳病癥如Cornelia de Lange綜合癥有關(guān)。Condensin在細(xì)胞分裂過程中對染色體的組織也至關(guān)重要，并且該過程中的錯(cuò)誤可導(dǎo)致癌癥。更好地了解這些過程對于追蹤嚴(yán)重疾病的分子起源至關(guān)重要。
        
			

			
          
        
			
        
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