细胞如何防止有害的额外DNA拷贝

准备的蛋白质DNA的复制也可以防止复制过程的控制,根据一项新的研究通过威尔康奈尔医学研究者。这项工作发表在1月5日分子细胞解决一个谜,已经困扰了生物学家很长时间。

人类和所有其他高等生物的细胞使用检查点和“许可”蛋白质的一个复杂的系统来确保他们复制基因组正是一次分裂。在准备细胞分裂,许可DNA蛋白质附着在特定区域,指定复制起源。细胞的DNA合成阶段周期开始时,复制开始只在那些授权网站,且仅启动,或“火灾”一次,根据当前的模型。

不过,这种模式是失踪的一个关键。“相同的因素是允许这只许可发生退化后这些复制的起源已经解雇了,”资深作者托拜厄斯梅尔博士说,在细胞和发育生物学教授约瑟夫•Hinsey威尔康奈尔医学。“原则上,细胞可以加载这些许可机器已经到DNA复制,所以,两个副本,而是你要三到四份DNA片段中,这些细胞将失去基因组完整性和死亡或癌变。”

细胞如何避免这种命运一直很棘手。“我们需要学习活动在第一分钟的DNA合成阶段的细胞周期,所以这是一个非常短暂的时期,”第一作者纳Ratnayeke说,研究生工作在这个项目上斯坦福大学和威尔康奈尔医学院迈耶博士的实验室。实验室2020年来到威尔康奈尔医学。为了解决这困难的实验问题,Ratnayeke使用计算机辅助显微镜监控同时成千上万的细胞增长,抓住复制细胞行为,分析他们的活动许可和复制的因素。

透露,著名的许可工作因素,CDT1,不仅许可证一段DNA成为复制起源、DNA复制还充当一个刹车,防止必不可少的复制酶称为康联解旋酶功能。开始合成DNA,细胞的酶必须首先打破CDT1。“以前提出了协调机制这从细胞周期的许可阶段过渡到发射阶段的细胞周期依赖于抑制许可因素,“Ratnayeke说,补充道,“这里的机制,我们认为实际上是相反的…CDT1许可因素本身是防止DNA合成的进展。”

为了证实他们的研究结果,科学家们合作与同事在剑桥医学研究委员会,英国发现抑制机制可以重现在一个简化的系统,再现了整个DNA合成过程与纯化组件在试管中。”,允许我们重组DNA合成的所有组件,并证明发生解旋酶直接抑制CDT1,”梅尔博士说,他也是教授生物化学和桑德拉和爱德华·梅尔癌症中心的一员在威尔康奈尔医学。

因为失败在复制许可可以杀死细胞或癌细胞,结果提供了新的细胞健康和疾病的理解。“未来的工作确定的机械化的Cdt1抑制会给更大的洞察力的生物物理学发生解旋酶的功能,并将查明这个复杂的特定区域,可以使用药物,针对“Ratnayeke说。

参考:Ratnayeke N,巴里斯Y,钟M, Yeeles JTP, Meyer t CDT1抑制发生在早期年代解旋酶相分离从DNA合成起源许可。分子细胞。2023,83 (1):26 - 42. e13。doi:10.1016 / j.molcel.2022.12.004

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