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  • X檔案破解迷你鑰匙決定DNA形狀

    我們終于知道為什么我們的DNA是X形的了。荷蘭癌癥研究所研究人員的這一發現可能對我們細胞的行為方式產生更廣泛的影響。“看起來我們已經發現了一種通用機制,細胞可以通過這種機制決定其DNA的形狀。”

    “那樣真的行得通嗎?”想知道研究員本杰明羅蘭。他講述了與英國同事的電話交談。“我們發現細胞核中兩個分子之間存在可疑的相似性。它們似乎在一個地方具有完全相同的構建塊,這可以解釋細胞內發生的很多事情。所以我們當然必須對此進行調查。”他們的發現發表在《自然結構與分子生物學》雜志上。

    生物課本中的X

    在我們的身體里,細胞不斷地一分為二,產生新的細胞。在此過程中,一個細胞復制其DNA并將其平均分配給兩個新細胞。這說起來容易做起來難。畢竟,我們的DNA有幾米長,像細細的面條一樣塞進細小無形的細胞核中。嘗試公平分配。

    細胞有一個聰明的方法來處理這個問題。他們復制自己的DNA并將其變成緊湊的包裹。在此過程中,細胞將兩個副本留在中間,直到它們分裂。在顯微鏡下,這樣的包裹看起來像一個X,就像所有生物教科書上都能看到的那樣。

    異國情調的名字

    就在細胞分裂之前,X在中間釋放。然后X的手臂分別進入一個單獨的單元格。如果出現問題,新細胞會獲得比正常細胞更多或更少的DNA。這可能會導致他們出軌。例如,癌細胞通常含有異常數量的DNA。

    研究人員本杰明·羅蘭(BenjaminRowland)說:“這樣的染色體實際上由兩條相同的長DNA線組成,它們首先沿著它們的整個長度相連。”大量環形粘連蛋白分子將兩條線連接在一起。“當細胞即將分裂時,黏連蛋白環打開,DNA的臂分開。DNA中間的環保持緊密閉合。這是由于一種具有奇異名稱shugoshin-SGO1的蛋白質。”

    鎖環

    自19世紀后期以來,教科書就指出我們的染色體具有這種X形狀。但潛在的機制長期以來一直是個謎。羅蘭博士學生AlbertoGarcía-Nieto現在發現shugoshin使用的分子鑰匙可以精確地插入粘連蛋白中的一種鑰匙孔。

    這樣做時,它會鎖定黏連蛋白環。因為shugoshin在染色體的中心起作用,所以它只在那里鎖定環。這使染色體具有X形狀。只有在細胞排列整齊開始分裂后,它才會用分子剪刀剪掉最后的環。DNA被分離,細胞可以分裂。

    通用機制

    意想不到的相似性促使研究人員做出這一發現。他們發現shugoshin的一個小片段與他們之前仔細檢查過的另一種蛋白質CTCF相同。猜猜這種蛋白質有什么作用?CTCF具有完全相同的分子鍵,可裝入粘連蛋白的相同鎖孔中。它還使用它來鎖定粘連蛋白環,但在不同的上下文中。Cohesin還完全做其他事情:它通過制造DNA環來壓縮染色體。不同的地方,相同的鎖定機制。

    “我們似乎已經找到了一種通用機制,細胞可以通過這種機制決定DNA的形狀。事實上,讓整個事情變得更加不同尋常的是,CTCF和shugoshin似乎并不是唯一使用這些構建模塊的蛋白質。”羅蘭和他的英國同事有證據表明,調節我們DNA的多種重要蛋白質使用相同的分子鍵來控制黏連蛋白。“通過在正確的時間和DNA的正確位置鎖定黏連蛋白,您可以確定我們染色體的形狀。”

    “記?。篋NA是生命的密碼。DNA的結構部分決定了DNA的功能,從而決定了我們細胞的行為。因此,如果你能確定DNA的結構,這可能會產生巨大的影響。”

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