Howard Hughes醫(yī)學(xué)研究所的研究人員已經(jīng)對(duì)一種保護(hù)人類染色體末端的蛋白的三維結(jié)構(gòu)有了一定的了解,。這種蛋白的功能對(duì)正常的細(xì)胞分裂和存活是至關(guān)重要的。通過(guò)將圍繞著染色體末端的這種蛋白可視化,，研究人員已經(jīng)知道這種蛋白能搜索一種特殊的DNA序列并充當(dāng)一個(gè)“安全帽”來(lái)防止染色體末端的耗損,。這些發(fā)現(xiàn)公布在2004年11月24日的Nature Stuctural and Molecular Biology的網(wǎng)絡(luò)版上
在正常的DNA復(fù)制過(guò)程中，一個(gè)DNA分子的最末端會(huì)被丟失,。為了防止這種損耗,，染色體被一種特化的DNA區(qū)域——端粒保護(hù)起來(lái)。端粒是一種短的,、重復(fù)性的DNA序列，它不能編碼任何蛋白,。在人類中,，一個(gè)完整的端粒具有幾千對(duì)堿基，并且由六個(gè)核苷酸的重復(fù)性序列構(gòu)成,。最末端的100到300個(gè)核苷酸會(huì)延伸到雙螺旋之外并形成一個(gè)單鏈的DNA尾巴,。正常細(xì)胞的端粒會(huì)隨著每一次的細(xì)胞分裂逐漸變短。但細(xì)胞也具有一種獨(dú)特的酶——端粒酶來(lái)延長(zhǎng)端粒,。在大多數(shù)細(xì)胞中,，端粒酶的活性在胚胎發(fā)育完成后變得非常低，而端粒酶的調(diào)節(jié)對(duì)癌癥的發(fā)展至關(guān)重要,。
2001年,，Peter Baumann博士發(fā)現(xiàn)了POT1（端粒保鏢），它是唯一已知能與人類端粒DNA尾巴結(jié)合的蛋白,。POT1對(duì)正常的細(xì)胞分裂和存活非常重要,，裂殖酵母實(shí)驗(yàn)表明沒有這種蛋白，大多數(shù)細(xì)胞會(huì)很快死亡,。在培養(yǎng)的人類細(xì)胞中,，POT1太多會(huì)造成端粒的異常延伸或縮短。
在酵母中,，POT1利用一個(gè)叫做寡核苷酸/寡糖結(jié)合折痕區(qū)域（OB-fold）包裹染色體的末端,。Cech等人也期望人類的POT1具有相同的結(jié)構(gòu)，但是這種蛋白的分析結(jié)果與這種模型無(wú)法很好地契合,。研究人員驚奇地發(fā)現(xiàn)POT1需要一段含有至少10個(gè)核苷的端粒DNA,，這些核苷對(duì)有效地進(jìn)行識(shí)別并與DNA結(jié)合非常重要。為了弄清人類POT1如何識(shí)別并與端粒結(jié)合，研究人員將一種形式的POT1結(jié)晶,，然后用X射線衍射方法來(lái)確定其結(jié)構(gòu),。出乎意料的是，他們發(fā)現(xiàn)人類POT1含有兩個(gè)不同的OB-fold,。兩個(gè)折疊區(qū)的凹槽排列起來(lái)形成一個(gè)連續(xù)的通道,，端粒DNA則能裝配在上面。
這個(gè)復(fù)合體結(jié)構(gòu)表明染色體末端被POT1密切地保護(hù)著,，并且研究人員能夠用傳統(tǒng)的生化實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一點(diǎn),。這些發(fā)現(xiàn)將端粒調(diào)節(jié)的一些重要問(wèn)題的研究提上了日程。接下來(lái)的重要一步將是確定開啟端粒延伸狀態(tài)的細(xì)胞機(jī)制,。
