辫状 DNA 的几何结构决定超螺旋分配

《Nature Communications》：Geometry of braided DNA dictates supercoiling partitioning

　　摘要DNA的螺旋结构要求复制体在复制过程中相对于亲代DNA旋转，从而产生超螺旋，这些超螺旋会分布到复制叉的前方和后方。目前，DNA底物的几何形状对超螺旋分布和扭转阻力的影响尚不清楚。在本研究中，我们设计了具有复制过程中实际观测到的末端分离度的DNA编辫子底物，使用角度光学阱测量编辫子扭矩，并通过蒙特卡洛模拟对结果进行了解释。具有小分离度的底物很容易启动编辫子，这表明复制叉在复制过程中会旋转，使超螺旋分布到复制体后方并降低扭转阻力。相比之下，一端具有较大分离度的底物会形成一个明显的"扭转屏障"，阻碍编辫子的启动，这表明复制过程中复制叉缺乏旋转，因此超螺旋会分布到复制体前方。我们的研究结果揭示了一种物理机制，即DNA复制叉的几何形状可能调节复制体的动力学、管理拓扑应力，并调节体内的复制进程。