康奈尔大学的科学家揭示了DNA复制背后的奥秘

时间:2019-10-21 20:30 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

康奈尔大学的科学家揭示了DNA复制背后的奥秘 


生命分子扭曲了。但是,很难理解DNA双螺旋结构中那些熟悉的链如何成功地复制而不会被缠结。康奈尔大学物理学家的新观点正在帮助揭开这个谜团。

  研究人员从拓扑学角度解决了这个问题,杏鑫娱乐注册平台询问螺旋形状本身对DNA复制有何影响。他们使用构成绝大多数生物的真核生物作为模型系统,发现染色质(DNA和蛋白质的复合物)的内在机械性能决定了染色质纤维如何缠绕。

  这种拓扑结构对于成功分离新复制的DNA至关重要:如果纤维扭曲得太紧太早,则分子在细胞分裂过程中将无法正确分离。

  “这项研究突显了物理原理在基本生物学过程中的重要性,”第一作者,艺术与科学学院物理学教授,霍华德·休斯医学研究所研究员霍华德(Michelle Wang)说。

  论文“ 染色质扭转力学与拓扑异构酶活性的协同配合 ”于2019年10月17日在Cell上发表。

  在DNA复制过程中-复制体将两条DNA链分开并向前移动-DNA也必须绕螺旋轴扭曲。这会使DNA承受很大的扭转应力,从而导致DNA发生额外的扭曲。

  问题:额外的扭曲在哪里?如果额外的扭曲仅发生在复制体的前面,那么两个子DNA分子将不会纠缠在一起,因此它们可以分开。但是,如果多余的扭曲转移到复制体的背面,则两个子DNA分子将纠缠在一起,无法分开。这将为细胞分裂过程中的染色体分离创造一个主要问题,这可能导致DNA损伤并导致细胞死亡或癌症。

  研究人员发现,加捻单条染色质纤维比加捻双条纤维要容易得多。这意味着多余的扭曲将优先到达前面,从而最小化两个子DNA分子的缠绕。

  Wang说:“尽管染色质通常被认为是复制的障碍,但我们的结果表明,染色质还可以简化复制拓扑结构,从而促进复制动态。我们认为这是非常了不起的。”

  在单独的实验中,研究人员发现,untangles DNA(拓扑异构酶II)的酶更倾向于使用在前面的单染色质纤维。染色质力学和拓扑异构酶活性似乎以协同方式协调,以减少子链的缠绕。

  为了了解染色质的机械行为,研究人员不得不创造新的处理方式。由于任务的复杂性,以前尚未尝试创建编织染色质纤维的基底。Wang和她的团队使用了她的小组先前开发的角向光阱工具,以及其他方法来创建和处理染色质纤维的单层和编织层,从而使他们能够检查其扭转机械性能。

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