細胞如何在細胞分裂過程中許可其基因組的復(fù)制

北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院科學(xué)家的一項新研究闡明了細胞分裂過程中發(fā)生的一個重要過程，并且在某些情況下可能是 DNA 損傷的來源，包括癌癥。

科學(xué)家們在Nucleic Acids Research報告了他們的發(fā)現(xiàn)，他們設(shè)計了一個復(fù)雜的實驗平臺來研究稱為“原產(chǎn)地許可”的過程。細胞在細胞分裂過程中使用這個過程來調(diào)節(jié)或“許可”其基因組的復(fù)制。

研究人員首次揭示了這一過程的動態(tài)。他們特別展示了在基因組 DNA 的兩種基本狀態(tài)中，這些動力學(xué)如何不同——并在復(fù)制過程中帶來不同的 DNA 損傷風(fēng)險——“常染色質(zhì)”狀態(tài)相對松散且對基因活性開放，“異染色質(zhì)”狀態(tài)傷口更緊以沉默基因活動。

“我們的研究結(jié)果可能有助于解釋，例如，為什么基因組的某些部分在某些癌細胞的復(fù)制過程中相對容易受到 DNA 損傷，”該研究的資深作者、北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)和生物物理學(xué)教授Jean Cook 博士說。以及UNC Lineberger綜合癌癥中心的成員。

原產(chǎn)地許可發(fā)生在細胞復(fù)制的初始準(zhǔn)備階段，即 G1 階段。它涉及一組特殊的酶，這些酶在 DNA 復(fù)制開始的不同位置附著在染色體中的 DNA 上。這些酶基本上允許復(fù)制 DNA，因此細胞不會多次復(fù)制它們的基因組。

庫克和其他科學(xué)家在先前的研究中描述了原產(chǎn)地許可的基本過程，并確定了使之發(fā)生的蛋白質(zhì)。但這項研究首次詳細揭示了細胞在準(zhǔn)備細胞分裂時該過程如何隨著時間的推移而展開。研究第一作者、庫克實驗室博士后研究員劉梅博士結(jié)合靜止和延時顯微成像技術(shù)來完成這一壯舉。

庫克說：“劉的所作所為是令人難以置信的艱苦和細致，是技術(shù)上的杰作。”

作為她實驗平臺的初步演示，梅在基因組的兩種主要狀態(tài)——常染色質(zhì)和異染色質(zhì)中比較了原產(chǎn)地許可過程及其許可酶的加載。她發(fā)現(xiàn)了一個重要的區(qū)別。

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