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染色体运动发现支持DNA环挤出

2018-12-22 09:09:47 • 来源：

这是生物学中最大的谜团之一：细胞如何在两个子细胞之间整齐地分布其复制的DNA?一个多世纪以来，我们已经知道细胞中的DNA可与一盘意大利面条相媲美 - 混杂的混合线条。当细胞分裂时，它们必须将两米长的DNA包装成整齐的小包装 - 染色体。这种包装是由称为缩合蛋白的蛋白质诱导的，但科学家们对实际机制存在分歧。有一种观点认为，这种蛋白质就像一个钩子一样，随机地抓住DNA中的混杂物并将它们捆绑在一起。另一个认为，环形蛋白质向内拉DNA以形成环。科学报道的一项新研究来自TU Delft，海德堡和哥伦比亚大学的研究人员给予oop-extrusion论证一个显着的推动，证明了凝结素确实具有这种动态所需的假定运动功能。

染色体运动发现支持DNA环挤出

早在1882年，着名的生物学家Walter Flemming就记录了DNA缩合的过程。通过显微镜观察，他看到细胞如何整齐地组织DNA束，然后将它们分成两个新细胞。然而，这个过程的确切细节已经超过100年仍然是一个谜。

“在细胞生物学领域，这个问题上有不同的学派，”来自TU Delft Kavli研究所的纳米生物学家和研究负责人Cees Dekker解释道。“近年来，凝结素挤出环的假设已经取得了成功，得到了计算机模拟的支持。这个想法是环形凝聚素抓住DNA并以环状方式将其拉过环。这只是如果蛋白质具有运动活动可能。这种环形挤出模型的一个问题是，直到现在，还没有检测到这种运动功能。此外，需要太多的能量将环拉过环，远超过冷凝素的燃料使用量。“

电机功能

在他们的科学文章中，研究人员首次表明，缩合素确实具有运动功能。他们定位了在表面上拉伸的DNA分子，并添加了凝聚蛋白，每个蛋白都配有发光量子点，以便进行观察。“我们观察到凝固素确实如何沿着DNA转移。这只发生在燃料存在的情况下，在这种情况下是分子ATP - 为细胞中所有过程提供动力的汽油，”代尔夫特的研究生Jorine Eeftens解释道。第一作者 “结果还表明，缩合物在DNA上需要非常大的步骤，因此需要的ATP比以前想象的要少得多。” 在他们研究的第二阶段，研究人员用发光的DNA串替换了缩合素上的发光量子点。他们再次目睹了凝结素以同样的方式移动。

“确切的潜在机制仍有待讨论。但这一发现无疑是对循环挤压阵营的巨大推动。我们还表明，所用能源的数量比以前想象的要少得多，”Cees Dekker说。

该研究代表了对细胞基本理解的重要一步，但它也与医学研究相关。缩合蛋白所属的蛋白质家族的问题，SMC蛋白质，与遗传病症如Cornelia de Lange综合症有关。Condensin在细胞分裂过程中对染色体的组织也至关重要，并且该过程中的错误可导致癌症。更好地了解这些过程对于追踪严重疾病的分子起源至关重要。

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