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      科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了DNA序列的重要性

      隨著細(xì)胞的分裂,它們的一些DNA被重新排列,刺激了新特征的出現(xiàn),這些特征可以決定一個物種是存活還是掙扎。但是一些DNA片段似乎對細(xì)胞的基本功能至關(guān)重要,必須保留它們。那么是什么讓這些部分從一代到下一代完好無損?

      科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了DNA序列的重要性

      洛克菲勒科學(xué)家專注于我們的染色體區(qū)域稱為著絲粒,已經(jīng)確定了阻止其DNA被擾亂的因素。他們的研究結(jié)果在美國國家科學(xué)院院刊中有所描述,可能有助于解釋為什么在細(xì)胞分裂過程中分離染色體發(fā)揮關(guān)鍵作用的著絲粒在某些過程歪斜的條件下變得不穩(wěn)定,例如癌癥。

      “人們一直認(rèn)為DNA重組在著絲粒上基本保持沉默,但我們的研究表明它在某些病理?xiàng)l件下可以更加活躍,”染色體和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Hironori Funabiki說。“我們現(xiàn)在明白,我們通常不會在這里觀察DNA交換,因?yàn)橛幸粋€活躍的機(jī)器阻止它。”

      保留重復(fù)

      著絲粒是細(xì)胞分裂期間新復(fù)制的染色體保持在一起的地方,并且纖維附著在染色體上以便在細(xì)胞分裂成兩個時將它們分開。著絲粒內(nèi)的DNA重復(fù)自身,DNA的相似延伸一個接一個地發(fā)生。著絲粒的重復(fù)性質(zhì)很常見,從真菌到植物和動物,但尚不清楚為什么著絲粒由重復(fù)DNA組成,或者這種重復(fù)組織如何不穩(wěn)定。

      研究人員研究了一種可能發(fā)生比平常更多遺傳改組的情況:癌細(xì)胞。為了測量重組,他們采用了洛克菲勒的Titia de Lange經(jīng)常使用的技術(shù),該技術(shù)研究DNA的不同區(qū)域,其重復(fù)稱為端粒,其保護(hù)DNA末端不會惡化。

      該方法稱為CO-FISH,涉及用不同顏色標(biāo)記親本DNA鏈及其子鏈。如果在細(xì)胞分裂期間染色體之間存在DNA交換,則所得的著絲粒顯示混合的顏色,然后可以對其進(jìn)行定量。

      研究助理兼該研究的第一作者Simona Giunta說:“癌細(xì)胞中的重組率高達(dá)30%,而正常細(xì)胞中的重組率則高達(dá)5%。” “這告訴我們,重組不僅可以在著絲粒內(nèi)發(fā)生,而且還表明正常細(xì)胞中存在一種機(jī)制,可以阻止癌細(xì)胞中的重組。”

      研究人員懷疑著絲粒完整性可能改變的另一種情況是細(xì)胞衰老,即細(xì)胞停止分裂的狀態(tài)。該過程被認(rèn)為反映了有機(jī)體老化時發(fā)生的事件,并且部分受端粒控制,端粒隨著每個細(xì)胞分裂而縮短。研究人員發(fā)現(xiàn),像端粒一樣,著絲粒也會在衰老的細(xì)胞中變得不穩(wěn)定。

      保持穩(wěn)定

      在顯示出著絲粒穩(wěn)定性受損的癌細(xì)胞系中,F(xiàn)unabiki和Giunta發(fā)現(xiàn)一種名為著絲粒蛋白A(CENP-A)的分子以低于正常水平存在于染色體上。CENP-A已被確定為與著絲粒重復(fù)DNA直接相關(guān)的因子,并有助于募集必要的成分,使染色體能夠與分裂細(xì)胞同等分離。

      “我們在正常細(xì)胞中耗盡了CENP-A,效果非常顯著,”Funabiki說。“大多數(shù)染色體表現(xiàn)出廣泛的交換。”

      隨著CENP-A及其下游蛋白質(zhì)成為維持著絲粒序列重復(fù)性質(zhì)的關(guān)鍵參與者,研究人員開始探索如何完成這項(xiàng)任務(wù)。他們希望進(jìn)一步的研究能夠揭示不穩(wěn)定著絲粒在衰老和癌癥發(fā)展等情況下的后果。

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