DNA在细胞分裂过程中染色体“锚”组织

对人类成长和替换和修复受损组织,人体的细胞必须不断繁殖,这一过程称为“细胞分裂,”由一个细胞变成两个,两个变成四个,等等。生物医学研究的一个关键问题是如何染色体,在细胞分裂时重复,这样每个子细胞接收一个精确复制一个人的基因组,排列在这个过程。

现在,索尔克研究所的科学家们发现了一种新的人类细胞分裂的特征可能有助于解释我们的DNA是如何组织细胞核的细胞繁殖。他们发现端粒,分子的帽子,保护染色体的末端,转移到细胞核的外缘后复制。

当端粒这个空间重组的含义不清楚,该发现可能解释我们的基因是如何监管和如何改变在细胞分裂过程中,基因表达程序理解衰老和疾病的一个重要步骤源于基因突变,如癌症。

“我们发现端粒不仅保护我们的染色体,他们还帮助组织我们在细胞核的遗传物质,”Jan Karlseder说,索尔克教授的分子和细胞生物学实验室和唐纳德达琳Shiley椅子。“这很重要,因为在细胞核DNA的三维位置影响基因表达谱和基因变种。”

端粒,蛋白质和DNA的结合,在DNA复制是至关重要的,肿瘤抑制和老化。主要的人类细胞每分裂一次,端粒变短,直到非常短的端粒导致细胞自我毁灭。Karlseder的大部分研究都集中在了解端粒动力学为了发展方式影响衰老过程,因此,限制癌细胞的生长。

除了探索端粒参与过早老化疾病和DNA损伤机制之间的相互作用和端粒,Karlseder研究端粒在细胞周期的作用。之前的人类细胞的研究表明,端粒变化位置在细胞分裂过程中,建议他们也可能在组织中扮演一个角色在细胞核DNA。但这些研究只提供了隔离快照的端粒在细胞周期的不同阶段。

在新研究中,索尔克的研究人员使用先进的延时live-cell共焦显微镜实时跟踪端粒运动在整个细胞周期。他们遵循了20个小时的端粒活细胞在显微镜下通过分子标记能发光。他们也记录了染色质的运动,结合DNA和蛋白质形成染色体。

科学家发现,端粒的外圆周搬到每个女儿细胞核的核膜组装时经过有丝分裂,细胞分裂的阶段期间,细胞的DNA复制给每个子细胞提供自己的副本。通过探索潜在的分子途径,研究人员确定,两个蛋白质之间的相互作用,RAP1 Sun1,似乎使端粒核膜。Sun1独自也能吸引核膜的端粒,表明蛋白质是必不可少的过程,其他元素可以取代RAP1拘束。

“端粒的拘束核膜可以作为一个锚点重组染色质每次细胞分裂后,以便我们的DNA基因表达的正确位置,”Karlseder说。“这拘束也可以扮演一个角色在端粒的维护,从而影响老化,癌症发展和其他障碍与DNA损伤有关。我们计划去探索这些可能性在未来的实验。”