一份探討染色體如何包扎成緊密聚合結(jié)構(gòu)的研究發(fā)表在6月3日的<科學(xué)>期刊在線版,,主要研究者之一為來(lái)自臺(tái)灣目前就讀加州柏克萊分校的張蕓佩(以下簡(jiǎn)稱 "張")。
在細(xì)胞復(fù)制的過(guò)程中,,染色體由離散狀態(tài)形成高密度的聚集結(jié)構(gòu)是一個(gè)相當(dāng)重要的環(huán)節(jié),。少了這個(gè)步驟,復(fù)制成為雙份的染色體在分配到兩個(gè)子細(xì)胞的程序中就有很大的機(jī)率會(huì)發(fā)生染色體分配不均的錯(cuò)誤,。雖然目前對(duì)DNA如何形成核小體(nucleosome)的一級(jí)染色體結(jié)構(gòu)有相當(dāng)程度的認(rèn)知,,但是對(duì)于更高層級(jí)的染色體結(jié)構(gòu)是如何形成的卻缺乏了解。因此,,這份研究以大腸桿菌中的MukBEF蛋白質(zhì)(屬于參與較高層級(jí)染色體包扎過(guò)程的condensin蛋白質(zhì))作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,,來(lái)試圖了解染色體包扎成聚合體的過(guò)程。 透過(guò)一套能直接觀測(cè)DNA受力延伸和獨(dú)立收縮過(guò)程的儀器,,張發(fā)現(xiàn)由MukBEF蛋白質(zhì)包扎成聚集狀態(tài)的DNA在到達(dá)一特定拉力(大約是17 * 10-12 牛頓)之下會(huì)有連續(xù)性,、延伸長(zhǎng)度類似的延展,而且在無(wú)另外添加MukBEF蛋白質(zhì)和缺少ATP的情況下,,被拉長(zhǎng)的DNA也能自動(dòng)回復(fù)到被拉長(zhǎng)先前的長(zhǎng)度,。依據(jù)一連串相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),張與其它研究者提出一個(gè)用來(lái)解釋DNA如何形成聚集結(jié)構(gòu)的模型機(jī)制:MukBEF蛋白質(zhì)的兩端附著到DNA上而后,,利用類似夾子一般張合的方式來(lái)使DNA縮短或伸長(zhǎng); 而MukBEF蛋白質(zhì)之間則是利用ATP附著到DNA上所釋放的能量來(lái)互相連結(jié),。因此,,MukBEF蛋白質(zhì)基本上就像一排互相連接的夾子,附在DNA上以?shī)A子一端開口重復(fù)張合的方式來(lái)調(diào)控DNA的伸長(zhǎng)或縮短,。 這項(xiàng)費(fèi)時(shí)三年的研究成果不僅提供了一套有趣的機(jī)制來(lái)解釋DNA如何包扎成緊密聚合結(jié)構(gòu),,也有助于科學(xué)界對(duì)細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制的詳細(xì)機(jī)制有更進(jìn)一步的了解。 編按:筆者特此感謝張蕓佩撥冗接受Sciscape的采訪,,也在這里祝她新婚快樂(lè),。
原文:
Case, R. B. et al., ‘The bacterial condensin MukBEF compacts DNA into a repetitive, stable structure.’ Science 305, 222-227 (2004)
Published online 3 June 2004 [DOI: 10.1126/science.1098225] (in Science Express Research Articles)