着丝粒起源于端粒?!

【字体: 时间:2007年06月06日 来源:生物通

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  正处于分离状态的染色体是双生分子:两团遗传物质靠一段名为着丝粒(centromere)的DNA连接在一起。着丝粒指导染色体分离,确保新生细胞DNA含量正常。但多年来,人们对着丝粒进化细节却一无所知。最近出现了一种颇具正义性的理论:着丝粒来自于古老染色体的末端。

  

生物通报道:正处于分离状态的染色体是双生分子:两团遗传物质靠一段名为着丝粒(centromere)的DNA连接在一起。着丝粒指导染色体分离,确保新生细胞DNA含量正常。但多年来,人们对着丝粒进化细节却一无所知。最近出现了一种颇具正义性的理论:着丝粒来自于古老染色体的末端。

研究人员对“着丝粒是一次进化得到的还是经过多次进化形成的”争论不休。不同物种的着丝粒,DNA序列明显不同,意味着独立起源。但尽管着丝粒作用单一:将新形成的染色体绑定在一起,然后在细胞分裂时,锚定拉开染色体的蛋白链,这些蛋白没有物种差异性,又意味着单一起源。

大约10年前,马德里Autonomous大学分子生物学家Alfredo Villasante在果蝇的着丝粒中获得一个惊人发现:某些着丝粒序列与端粒中的重复DNA相匹配(端粒位于染色体末端,每经过一次细胞分裂都会变短一些,与衰老有紧密关系),蛋白链有时依附在端粒上拖动染色体。

Villasante与其同事推想出一种揭示染色体和着丝粒进化的理论。Villasante推测染色体最初是环形的(如同今天在细菌中看见的环状染色体),有时环会断裂,介时插入染色体的移动单元(mobile elements)跳跃到粗糙的末端,遮蔽末端防止环恢复。时间流逝,这些移动单元逐渐积聚成为端粒。随着序列扩张和进化,末端内部某段区域成为古老的着丝粒。详细内容刊登于本周在线版《PNAS》。

初期,这些区域的DNA会转录RNA,RNA与附着在负责将染色体拉开的蛋白链上的特定蛋白结合。首先,一组分开的链附着在染色体另一处更古老的位点。两组链向不同的方向猛拉,染色体趋向断裂。某些片段重新结合,将前着丝粒推向染色体更靠近中间的部位——向现代染色体过渡。

生物学界人士对该理论议论纷纷。伦敦Hygiene & Tropical医学院分子生物学家John Kelly说:“作者根据有限的数据,获得了成功。”西雅图Fred Hutchinson癌症研究中心生化学家Steven Henikoff认为这种假说“高度不可能”,着丝粒随时进化,不会形成端粒。(生物通 小粥)

                            

                          图:染色体进化

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