基因组如何塑造了细胞分裂

我们的细胞工程时执行一个奇迹包装成小空间的信息。细胞每分裂一次,包了一个惊人的4米的DNA为46个小小的包,每个只有几上百万分之一米的长度。海德堡EMBL的人员和Julius-Maximilians-Universitat维尔茨堡已经发现一个家庭的DNA成功包装松散的马达蛋白DNA链进入紧凑的安排个人染色体在细胞分裂。

研究人员研究了condensin蛋白质复杂的染色体形成的过程的关键。虽然这复杂的三十多年前被发现,它的主要作用方式仍未开发。2018年,研究人员在海德堡欧洲细胞生物学实验室里的哈林组和他们的合作者表明condensin创建循环DNA的分子,这或许可以解释染色体是如何形成的。然而,蛋白质的内部运作复杂的实现这一壮举仍然未知。

“我们一直在研究这个问题很久了。但直到现在,通过结合不同的实验方法,我们发现这个长期问题的答案,“前基督教哈林说海德堡EMBL的组长现在教授Julius-Maximilians-Universitat维尔茨堡。

通过精心设计的实验,其中一些涉及观察和操纵单一condensin分子而他们形成DNA循环的过程中,研究人员发现的不同部分如何复杂的集体作为分子机器:持有一部分DNA稳定,就像一个锚,而其他作为电动机DNA向前移动,从而创建一个广泛的循环。

像其他电动机蛋白质,沿着DNA condensin需要“步骤”,燃烧细胞能量的形式ATP而这样做。然而,这些步骤500倍以上的步骤采取其他DNA电动机蛋白质,即使使用的能量是大致相同的。“这就像一个一级方程式赛车与能源效率的电动自行车,“因陀罗Shaltiel说,第一作者。

“低温电子显微镜技术的进步使我们能够想象这个复杂的机制以前所未有的细节,”塞巴斯蒂安Eustermann说,海德堡EMBL的组长和该研究的资深作者发表在科学。“我们可以捕捉condensin行动及其衍生的分子编排ATP燃料汽车活动——一个关键一步理解DNA循环形成。类似的循环和相关分子机器已经涉及不同基因的过程,包括如何控制基因在细胞分裂之间的开关。因此,我们的研究结果可能有更广泛的影响。”

Condensins属于最进化的古老家庭的染色体的蛋白质。这种新的机制的发现开辟了一个全新的研究领域。”成员类的电机可能condensin属于蛋白质必不可少的所有地球上的生命,”哈林说。“很明显我们才刚刚开始理解他们的角色和他们如何影响人类的条件。”