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重大突破!揭示黏连蛋白通过DNA环挤压折叠基因组机制

人们花了几十年的时间才将灯刷染色体识别为DNA链整齐地折叠而形成的DNA环(loop),而且花了更长的时间才意识到DNA在所有细胞中始终被折叠成这样的结构;直到2019年,人们才发现这种折叠是如何实现的。

在一项新的研究中,奥地利维也纳生物中心分子病理学研究所(IMP)主任Jan-Michael Peters及其团队首次证实一种分子机器通过“环挤压(loop extrusion)”主动地和有目的地折叠DNA,从而在间期细胞中实现了多种重要功能。这种针对DNA成环(DNA looping,即形成DNA环)过程提出的新见解改变了关于基因组如何在细胞内组装的旧观点。这一发现阐明了生命的基本机制,并解决了长达十年的科学争端。相关研究结果于2019年11月21日在线发表在Science期刊上,论文标题为“DNA loop extrusion by human cohesin”。

从进化论的古老性来看,DNA环形成的过程既不是随机的也不是任意的。从细菌到人类,所有生物的细胞都具有这种功能。这种折叠机制的原始功能尚不清楚,我们可能永远也找不出来,但是近年来发现了一些重要的任务。通过形成DNA环,大分子上相隔较远的区域变得非常接近并能够相互作用。这种物理接触在基因调控中起着重要作用,在基因调控中,称为增强子的DNA片段影响哪些基因是活跃的。DNA环形成对于免疫细胞产生各种抗体的能力也是必不可少的。

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