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重大進展!首次揭示端粒t環(huán)保護染色體機制

作者:宋檢 時間:2022-12-09 來源:互聯(lián)網(wǎng)

在一項新的研究中,來自英國弗朗西斯克里克研究所等研究機構的研究人員發(fā)現(xiàn)位于端粒末端的環(huán)狀結構(loop)起著至關重要的保護作用,可阻止染色體發(fā)生不可挽回的損傷。他們揭示了這種稱為t環(huán)(t-loop)的環(huán)狀結構的纏繞和解開如何阻止染色體的末端被識別為存在DNA損傷,而且還揭示了這一過程是如何受到調(diào)控的。相關研究結果于2019年11月13日在線發(fā)表在Nature期刊上,論文標題為“CDKphosphorylationofTRF2controlst-loopdynamicsduringthecellcycle”。

圖片來自Nature,2019,doi:10.1038/s41586-019-1744-8。

維持線性染色體的重大挑戰(zhàn)是必須阻止將DNA末端被識別為DNA損傷。這個問題可以通過端粒來解決,其中端粒是保護染色體末端的由非編碼DNA組成的特殊結構。端粒被認為可以保護染色體末端的一種方式是采用套索狀的t環(huán)結構,該結構可將DNA末端掩埋在端粒中并遮蓋它,使其不會被檢測為DNA損傷。這些t環(huán)結構是由端粒在染色體末端向后折疊而形成的,可以纏繞或解開。

論文共同作者、弗朗西斯克里克研究所DNA雙鏈斷裂修復代謝實驗室博士后研究員PanagiotisKotsantis說,“雖然已知端粒在保護DNA和細胞分裂中起著至關重要的作用,但是t環(huán)的功能和重要性一直存在不確定性。這是一個我們希望通過這項研究解決的問題。”

這項研究發(fā)現(xiàn)在細胞周期的正確階段,這些t環(huán)纏繞或解開有多么重要。如果DNA復制在t環(huán)保持纏繞的狀態(tài)下發(fā)生,則這將產(chǎn)生問題,這是因為前進的復制叉與t環(huán)碰撞,從而引發(fā)端粒的災難性損失和染色體末端的破壞。另一方面,通過操縱端粒使得t環(huán)在整個細胞周期的所有階段都被不適當?shù)亟忾_,這些研究人員發(fā)現(xiàn)染色體的末端就不會被遮蓋,因而就被檢測為DNA損傷。這是首次證實t環(huán)對于保護染色體末端很重要。

論文通訊作者、弗朗西斯克里克研究所DNA雙鏈斷裂修復代謝實驗室研究組負責人SimonBoulton說,“確保在DNA復制過程中解開這些t環(huán),然后在細胞周期的所有其他階段讓它們重新纏繞,這對于阻止染色體受損至關重要。這是一個非常復雜的過程,如果操作出錯,后果可能是災難性的。”

這些研究人員還發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)這些t環(huán)纏繞和解開的機制。他們發(fā)現(xiàn),當位于t環(huán)附近的端粒結合蛋白TFR2發(fā)生稱為去磷酸化的化學變化時,它將吸引第二種蛋白:RTEL1。在被吸引到t環(huán)后,第二種蛋白就可以解開t環(huán)。這項研究還表明反之亦然,即當TFR2發(fā)生磷酸化時,它會排斥RTEL1,從而在細胞周期除復制階段之外的階段阻止t環(huán)解開。

Simon進一步解釋道,“我們的下一步將是研究端粒和t環(huán)在干細胞中的功能,這是因為它們使用不同的保護機制,這意味著,如果阻斷這些奇怪的t環(huán)形成,染色體就不會融合,那么一定還有別的原因在起作用。”

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