自然研究揭示了DNA 折叠的新机制

卡罗林斯卡研究所和马克斯普朗克生物物理研究所的研究人员在《自然》杂志上发表的一项研究描述了一种迄今未知的 DNA 折叠机制。他们的发现为对正常发育和预防疾病都至关重要的染色体过程提供了新的见解。

我们细胞中的 DNA 被组织成染色体，染色体是高度动态的结构，当基因转录、DNA 损伤修复或染色体压缩以准备细胞分裂时，染色体会发生变化。这些过程受所谓的 SMC 蛋白复合物(SMC，染色体结构维护)的影响，它通过介导染色体相互作用确保基因组的正确空间组织。

在人类和其他真核生物(即细胞含有细胞核的生物体)中，存在三种这样的蛋白质复合物。科学家们已经揭示了其中两个的功能机制。在本研究中，研究人员调查了第三种，即 Smc5/6 复合体，其功能大部分仍未知。

“这些结果揭示了 Smc5/6 复合体是 DNA 折叠的新调节因子，它可以告诉我们更多关于染色体是如何组织的，”领导这项研究的卡罗林斯卡学院细胞与分子生物学系教授 Camilla Björkegren 说。与美因河畔法兰克福马克斯普朗克生物物理研究所研究组组长 Eugene Kim 一起。“这一发现在医学上也很重要，因为 DNA 折叠对于正常的染色体功能和避免可能导致疾病的染色体改变很重要。”

研究人员从酵母中纯化了 Smc5/6 复合物，并使用单个分子的高分辨率显微镜研究了它如何结合和影响单个 DNA 分子。染色体组织的原理被认为在酵母和人类中通常是相同的，它们都是真核生物。在他们的实验中，研究人员用不同颜色的荧光分子标记了蛋白质复合物和 DNA，使它们可以通过显微镜进行追踪。

他们的结果表明，Smc5/6 复合体通过挤出越来越大的 DNA 环来运作，这是它与其他已知真核 SMC 复合体共有的特性。

研究人员还检查了该过程是如何被调控的，并发现，除其他外，需要两个 Smc5/6 复合物才能形成一个环，而单个蛋白质复合物只能沿着 DNA 分子移位。

先前的研究表明，Smc5/6 可抑制某些病毒，并表明它还可以预防某些类型的癌症，并且对胎儿的正常发育很重要。KI 研究人员现在想研究这些特性如何与新发现的机制相关。

“我们研究的下一步是找出 Smc5/6 复合物形成 DNA 环的能力如何影响它们在细胞中的功能，这可以增加我们对 Smc5/6 如何发挥病毒阻断剂、预防癌症和促进对胎儿发育的影响，”Björkegren 教授说。

该研究由瑞典研究委员会、瑞典癌症协会、CIMED(创新医学中心)和马克斯普朗克生物物理学研究所资助。没有已声明的潜在利益冲突。