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染色体运动发现支持DNA环挤出

发布时间:2019-06-16 02:14编辑:教育浏览(182)

      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,随意地抓住DNA混杂的某个地方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荷兰代尔夫特理工大学,海德堡大学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。

      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仍然是一个神秘的超过100年。

      “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胜利,并得到了计算机模拟的支持。这个想法是环状凝聚素抓住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到目前为止,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,远超过了凝结素的燃料使用量。“

      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串代替了凝聚素上的发光量子点。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,即SMC蛋白质,与遗传病症如Cornelia de Lange综合征有关。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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