CNIO研究人员帮助了解在人类基因组中形成DNA环的蛋白质的功能

1990 年代末，西班牙国家癌症研究中心 (CNIO) 和冷泉港实验室(纽约)的研究员 Ana Losada 在非洲爪蟾属的青蛙中发现了一种蛋白质，该蛋白质是细胞分裂过程：cohesin。

在接下来的几年里，很明显粘连蛋白不仅执行一项，而且执行多项细胞的关键任务，包括将 DNA 折叠成环。每个细胞内的 DNA 有几米长(如果线性测量)，因此必须折叠以适合细胞核;这种折叠本身很重要，因为 DNA 环的空间排列已被证明会影响遗传信息的解码方式。

总之，cohesin的研究是现在非常活跃的研究领域。Losada 是 CNIO 染色体动力学小组的负责人，继续领导该领域。在她的新工作中，她和她的团队阐明了一个关键点，即黏连蛋白如何附着在 DNA 上并围绕形成环的分子移动。

他们的研究结果发表在《自然通讯》杂志上，将进一步加深我们对这种称为科妮莉亚德朗格综合征的疾病的了解。

一个环来组织基因组

可视化 cohesin 作用的比喻可能是一个环，它捕获 DNA 链的两个片段以形成一个小环，随着环的移动，该环逐渐变长。Cohesin是环。

“由于其特殊的环形形状，这种蛋白质包含了 DNA，这样做它可以完成两项工作，”Ana Losada 解释说。“一个是将细胞在细胞分裂发生之前产生的每条染色体的两个拷贝放在一起，另一个是促进基因组折叠成 DNA 环，让这些长链适合像细胞核。”

cohesin 在染色体上的精确位置与 DNA 结合，并且在不松手的情况下以逐渐产生更长环的方式移动，直到它释放 DNA 或障碍物阻止它并暂时稳定它。这些环将遗传物质排列在细胞核内，并促进染色体远距离区域之间的交流，例如基因及其调控元件。

这项新工作的重点是一种叫做 NIPBL 的蛋白质，以前认为这种蛋白质是粘连蛋白与 DNA 结合并推动它在基因组中移动所必需的。CNIO 团队现在认为这不是它的工作原理。

“研究界已经达成共识，认为 NIPBL 是粘连蛋白与 DNA 连接所必需的，它还有助于它沿着基因组移动。我们的结果表明前者可能不正确，”Dácil Alonso 说，他是该研究的第一作者。纸。

这篇现已发表的论文表明，NIPBL 蛋白对于黏连蛋白与 DNA 的结合不是必需的，而只是它移动和形成 DNA 环所必需的。

Cohesin 和 Cornelia de Lange 综合征

这种新模型对于理解 Cornelia de Lange 综合征可能很重要，Cornelia de Lange 综合征是一种遗传性疾病，影响全世界每年出生的 10,000 至 30,000 名儿童中的一名，并导致严重的身体和认知障碍。

在脊椎动物细胞中，有两种版本的黏连蛋白，称为 STAG1 黏连蛋白和 STAG2 黏连蛋白，但原因尚不清楚。CNIO 小组想知道细胞中 NIPBL 的缺失是否会以相同的方式影响两种版本的粘连蛋白，结果发现事实并非如此。通过去除细胞中高达 85% 的 NIPBL，STAG1 版本几乎没有受到影响，而 STAG2 版本几乎从基因组中消失。

考虑到大多数患有 Cornelia de Lange 综合征的患者都有一个突变的 NIPBL 基因，这项新研究“表明他们中受影响最大的粘连蛋白将是 STAG2，”Ana Losada 解释说。“然而，我们距离了解这种复杂的疾病还有很长的路要走。”