來(lái)自法國(guó)居里理工學(xué)院（Institute Curie）核動(dòng)力學(xué)與基因組可塑性（Genome Plasticity）實(shí)驗(yàn)室，丹麥癌癥協(xié)會(huì)（Danish Cancer Society）的研究人員解開(kāi)了一個(gè)DNA復(fù)制方面的重要謎團(tuán)：DNA解鏈過(guò)程中組蛋白會(huì)發(fā)生什么,？這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)識(shí)別出了一種能在DNA復(fù)制過(guò)程中幫助組蛋白在DNA母鏈和子鏈中穿梭的復(fù)合物，這對(duì)于深入研究DNA復(fù)制來(lái)說(shuō)意義重大,。這一研究成果公布在12月21日的《科學(xué)》（Science）雜志上,。
真核生物復(fù)制與原核生物復(fù)制不同,，其中要涉及核小體，因此DNA進(jìn)行了半保留復(fù)制,，即在真核生物的復(fù)制子上,，親代染色體的核小體被逐個(gè)打開(kāi)，組蛋白以完整的八聚體形式直接轉(zhuǎn)移到子代DNA的前導(dǎo)鏈上,，新合成的組蛋白與后滯鏈組裝成核小體,。因此，DNA的復(fù)制是半保留的,，而組蛋白則是全保留的,。這些主要是通過(guò)環(huán)己酮亞胺抑制組蛋白合成，電子顯微鏡下觀察進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明的,。
然而隨著研究的深入,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)實(shí)際上并非如此。組蛋白怎樣和DNA結(jié)合立即產(chǎn)生核小體是一個(gè)多年來(lái)令人迷惑的問(wèn)題,。組蛋白是預(yù)先形成的一個(gè)八聚體圍繞在DNA的周?chē)?，還是一個(gè)H32·H42四聚體作為一個(gè)核與DNA先結(jié)合，然后再加入H2A·H2B二聚體呢,？由于受到裝配顆粒沉淀的限制,，在體外的自我裝配是一個(gè)很慢的過(guò)程，要想知道可模仿的生理?xiàng)l件是很困難的,。
在這項(xiàng)研究中,，研究人員分離出了一個(gè)復(fù)合物，其中包含了組蛋白伴侶蛋白：Asf1和解旋酶Mcm（微小染色體維持蛋白MCM,，不但在DNA的復(fù)制起始中有重要作用,，而且在基因轉(zhuǎn)錄、染色質(zhì)重建和保持基因的穩(wěn)定性方面有額外的重要功能）,，在復(fù)制叉上Asf1與Mcm相互作用,，從而不但補(bǔ)充組蛋白，而且也從DNA母鏈上接受組蛋白,。
文章作者,，居里研究院的Genevieve Almouzni表示，“這第一次給予了我們了解親代組蛋白傳遞過(guò)程中的傳送機(jī)制的機(jī)會(huì)”,。
科羅拉多大學(xué)健康科學(xué)中心的Jessica Tyler多年以前就證明組蛋白伴侶蛋白Asf1能在新復(fù)制的DNA上補(bǔ)充組蛋白,，而最近的這一研究中，Almouzni和她的同事發(fā)現(xiàn)Asf1不僅能補(bǔ)充組蛋白,，而且也能從DNA母鏈上接受組蛋白,。
來(lái)自波士頓學(xué)院的Anthony Annunziato表示，Asf1只能結(jié)合在組蛋白二聚體上,，因此Almouzni的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明DNA復(fù)制過(guò)程中的一種模式——復(fù)制叉上組蛋白四聚體會(huì)分裂成二聚體,，“問(wèn)題是,，如何組裝成一個(gè)新的核小體”，兩個(gè)二聚體是都來(lái)自父本,，或者都是新合成的,？還是一個(gè)來(lái)自于父本，一個(gè)是新的,？在這些研究中,，這一問(wèn)題還未得到解答。
目前Almouzni表示十分感興趣系統(tǒng)中DNA復(fù)制過(guò)程,，并且希望追蹤組蛋白穿梭過(guò)程的生化機(jī)制，“我們建立了一個(gè)簡(jiǎn)單的模式,，還有許多元件需要添加進(jìn)去,。”
原始出處:
Science 21 December 2007:
Vol. 318. no. 5858, pp. 1928 - 1931
DOI: 10.1126/science.1148992
Regulation of Replication Fork Progression Through Histone Supply and Demand
Anja Groth,1 Armelle Corpet,1 Adam J. L. Cook,1 Daniele Roche,1 Jiri Bartek,2 Jiri Lukas,2 Geneviève Almouzni1*
DNA replication in eukaryotes requires nucleosome disruption ahead of the replication fork and reassembly behind. An unresolved issue concerns how histone dynamics are coordinated with fork progression to maintain chromosomal stability. Here, we characterize a complex in which the human histone chaperone Asf1 and MCM2–7, the putative replicative helicase, are connected through a histone H3-H4 bridge. Depletion of Asf1 by RNA interference impedes DNA unwinding at replication sites, and similar defects arise from overproduction of new histone H3-H4 that compromises Asf1 function. These data link Asf1 chaperone function, histone supply, and replicative unwinding of DNA in chromatin. We propose that Asf1, as a histone acceptor and donor, handles parental and new histones at the replication fork via an Asf1–(H3-H4)–MCM2–7 intermediate and thus provides a means to fine-tune replication fork progression and histone supply and demand.
1 Laboratory of Nuclear Dynamics and Genome Plasticity, UMR218 CNRS/Institut Curie, 26 rue d'Ulm, 75248 Paris cedex 05, France.
2 Institute of Cancer Biology and Centre for Genotoxic Stress Research, Danish Cancer Society, Strandboulevarden 49, Copenhagen DK-2100, Denmark.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
