研究发现DNA包装支持细胞分裂

DNA分子位于细胞核中，是DNA和蛋白质的密集复合物，称为染色质。DNA包裹在称为组蛋白的特殊蛋白质核心周围的部分，形成所谓的核小体，这些核小体沿着DNA组织，就像串上的珍珠一样。

对于生命的基本过程之一，复制，DNA的倍增，标准的教科书观点倾向于将这种字面上纠结的结构视为必须放松并通过能量消耗来克服的障碍。

由LMU生物医学中心(BMC)的分子生物学家Christoph F. Kurat博士领导的一个团队现在已经证明这不是全部真相：在基因组的某些地方，复制的起点，特征性的核小体结构对于复制至关重要首先开始，正如研究人员在《自然》杂志上报道的那样。

在细胞分裂之前，它的DNA必须翻倍。这个过程不是只在一个地方开始的，而是复制的分子机器在染色体上的许多起点同时工作。人类细胞拥有大约30，000个所谓的复制起源，而具有小基因组的单细胞面包酵母，Kurat的团队作为模式生物进行了研究，拥有大约400个。

不久前，研究人员在这些起源发现了特征性的染色质结构：这些位点的核小体以非常规则的方式排列，“比基因组的其他部分更有序，”Kurat说。

试管中的极简主义模型

为了研究这种结构规律是如何产生的以及它如何影响复制，Kurat和他的团队多年来一直致力于分离酵母细胞复制所涉及的蛋白质和起源，以便他们可以在试管中复制功能性复制系统。

“这种生化重建方法非常费力，”Kurat强调说，“但对于详细理解复杂的过程也非常有价值。因此，我们与BMC和马克斯普朗克生物化学研究所的同事进行了如此富有成效的合作，这对我们来说是一个福音。

通过这些重构，研究人员能够证明哪些因素在起源处产生规则的染色质结构，以及这对于复制机制在其起点开始的重要性。

“没有这种染色质结构的突变细胞是不可行的，”该研究的第一作者Erika Chacin说。开始复制的一个关键因素是蛋白质复合物ORC(起源识别复合物)，人们早就知道它招募了复制机器的必要部分。

令他们惊讶的是，研究人员发现这种复合物具有第二个功能：它通过与所谓的染色质重塑复合物一起相应地排列核小体，在起源高度有序的染色质结构的发生中起着至关重要的作用。

“我们的研究结果让科学家更好地了解复制，”Kurat说。

“这是生命的非常基本的过程之一，更深入地了解它本身就很重要。此外，例如，在癌细胞的情况下，复制和染色质结构都会出错。我们能够将这两个方面结合起来，可能有助于未来开发更好的药物。许多抗癌药物抑制DNA复制，这与强烈的副作用有关。染色质结构可能是我们可以在未来使用的新杠杆。