揭开DNA复制时的神秘面纱

2018年12月28日14:07:55 发表评论
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在细胞中,DNA及其相关材料定期复制,这是所有生物体必不可少的过程。这有助于从身体对疾病的反应到头发颜色。DNA复制是在20世纪50年代后期

在细胞中,DNA及其相关材料定期复制,这是所有生物体必不可少的过程。这有助于从身体对疾病的反应到头发颜色。DNA复制是在20世纪50年代后期确定的,但从那以后,全球各地的研究人员都试图了解这一过程是如何被调节的。现在他们知道了。

David Herbert,J. Herbert Taylor杰出分子生物学教授,博士生Jiao Sima今天在Cell杂志上发表了一篇论文,该论文显示DNA分子中存在控制复制的特定点。

“这真是一个谜,”吉尔伯特说。“复制似乎对我们试图干扰它的所有事情都很有弹性。我们已经详细描述了它,显示它在不同细胞类型中的变化,并且它在疾病中被破坏。但直到现在,我们找不到最后一块,控制元素或控制它的DNA序列。“

值得注意的是,吉尔伯特的教授职位是为了纪念前佛罗里达州教授J. Herbert Taylor。泰勒展示了20世纪50年代后期不同的染色体片段如何复制,并发表了100多篇关于染色体结构和复制的论文。大约60年后,吉尔伯特决定如何调节复制。

Sima在实验室里与Gilbert一起工作,并在DNA分子上运行了近一百个基因突变,希望看到某种结果可以更好地解释复制过程的工作原理。令人沮丧的是,吉尔伯特说他们想出了一个“冰雹玛丽”的尝试。

Gilbert和Sima以尽可能高的3D分辨率检测了DNA的单个片段,并且看到DNA分子上的三个序列经常相互接触。然后研究人员使用一种先进的基因编辑技术CRISPR同时去除这三个区域。

有了它,他们发现这三个元素是DNA复制的关键。

“删除这些元素将段的复制时间从过程的最初阶段转移​​到最后阶段,”吉尔伯特说。“这是其中一个结果,只有一个结果会击退你的袜子。”

除了对复制时间的影响之外,三种元素的去除导致DNA分子的3D结构发生显着变化。

“我们首次在基因组中精确定位了调控染色质结构和复制时间的特定DNA序列,”Sima说。“这些结果反映了一种可能的模型,即DNA如何在细胞内折叠以及这些折叠模式如何影响遗传物质的功能。”

更好地理解DNA复制是如何被调节的,开辟了遗传学研究的新途径。当复制时间发生变化时 - 就像Gilbert和Sima的实验一样 - 它可以完全改变细胞遗传信息的解释方式。

当科学家解决复制时间中断的复杂疾病时,这可能成为关键信息。

“如果你在不同的地方和时间复制,你可能会组装一个完全不同的结构,”吉尔伯特说。“细胞在不同的时间可以使用不同的东西。当复制的东西改变时,遗传信息的包装会发生变化。”

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