Cell子刊:染色体完整性的双保险

【字体: 时间:2013年03月08日 来源:生物通

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  南加州大学的科学家们指出,在DNA解链进行复制时,重复DNA处于最不稳定的时期,此时就依赖异染色质和复制叉蛋白联手对其进行保护。文章于三月七日提前发表在Cell Reports杂志的网络版上。

  

生物通报道:基因组的不稳定性会导致细胞死亡或者引发癌症,现在科学家们发现,细胞中有两个分子机制共同起作用,以避免发生这种情况。南加州大学的科学家们指出,在DNA解链进行复制时,重复DNA处于最不稳定的时期,此时就依赖异染色质和复制叉蛋白联手对其进行保护。文章于三月七日提前发表在Cell Reports杂志的网络版上。

着丝粒位于X形染色体的中间,许多真核生物的着丝粒含有高度重复的序列,以组蛋白H3K9上的甲基化为标志。这种表观遗传学修饰招募包括Swi6Chp1在内的多种异染色质蛋白,保护着丝粒并确保染色体正确分离。如果由于突变导致染色质结构丧失,细胞中着丝粒处的重复DNA就会变得脆弱,使该处的重排和重组率升高。

研究显示,复制叉蛋白复合体在异染色质结构缺失时,对着丝粒处的重复序列有保护作用。如果复制叉蛋白也存在缺陷,使复制叉的稳定性也受到破坏,更会加重上述问题的严重性。复制过程延迟或失效,会显著增加染色质的重排。这样的“基因组不稳定性”会使遗传信息缺失或改变,导致细胞死亡甚至引起癌症。

领导这项研究的Susan Forsburg是南加州大学的分子生物学教授,他领导团队对酵母进行研究,向人们展示如果同时破坏异染色质和复制叉蛋白,会显著增多异常染色体,甚至导致细胞死亡。

“这项研究能够帮助我们正确理解,不同突变共同产生致命效果的机制,”Forsburg教授说。“重要的是,我们研究中的所有基因都可以在人体内找到对应,而且其中一些基因的突变已经与癌症关联起来。”

“我们已经知道,癌症与表观遗传学修饰改变基因表达有关,”Forsburg说。“现在我们看到了表观遗传学修饰与复制叉蛋白的协同效应,表观遗传学修饰形成了异染色质结构,而这一结构与复制叉稳定性一同保护着着丝粒。”

研究表明,异染色质蛋白和复制叉保护机制联手发挥作用,避免异常重组,保护着丝粒完整性并确保染色体正确分离。下一步,研究人员将继续寻找,在这一过程中同样起协同作用的其他因素。

 

(生物通编辑:叶予)

生物通推荐原文摘要

Replication Fork Stability Is Essential for the Maintainenance of Centromere Integrity in the Absence of Heterochromatin

The centromere of many eukaryotes contains highly repetitive sequences marked by methylation of histone H3K9 by Clr4KMT1. This recruits multiple heterochromatin proteins, including Swi6 and Chp1, to form a rigid centromere and ensure accurate chromosome segregation. In the absence of heterochromatin, cells show an increased rate of recombination in the centromere, as well as chromosome loss. These defects are severely aggravated by loss of replication fork stability. Thus, heterochromatin proteins and replication fork protection mechanisms work in concert to prevent abnormal recombination, preserve centromere integrity, and ensure faithful chromosome segregation.

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