Science:重大進展!在DNA複製期間,蛋白MCM2促進組蛋白中的表觀遺傳...

2020-11-29 生物谷

2018年8月25日/

生物谷

BIOON/---在一生當中,細胞持續地分裂。但是細胞在發生分裂時是如何記住產生皮膚細胞,肝細胞還是腸道細胞的呢?這個問題困擾了科學家多年。

在人細胞內,我們的DNA被組蛋白包裹著。它們一起形成一種稱為染色質的結構。當細胞發生分裂時,DNA和整個染色質結構都被準確地複製是至關重要的。染色質儲存著影響哪些基因表達的表觀遺傳信息。這就是說,我們細胞中的表觀

遺傳

信息有助於控制哪些基因「開啟」和「關閉」。


如今,在一項新的研究中,來自丹麥哥本哈根大學的研究人員開發出一種被稱作SCAR-seq的新技術,這使得他們解決了儲存在組蛋白中的表觀

遺傳

信息在DNA複製和細胞發生分裂時是如何傳遞的問題,並且成功地鑑定出一種當細胞發生分裂時負責細胞記憶傳遞的蛋白,即MCM2。相關研究結果於2018年8月16日在線發表在Science期刊上,論文標題為「MCM2 promotes symmetric inheritance of modified histones during DNA replication」。論文通信作者為哥本哈根大學的Robin Andersson和Anja Groth。

在這項新的研究中,這些研究人員研究了來自小鼠的胚胎

幹細胞

。利用SCAR-seq,他們鑑定出蛋白MCM2負責在DNA複製期間將來自舊的DNA鏈的組蛋白轉移到產生的兩個新的DNA鏈上。

在DNA複製期間,經過化學修飾的組蛋白的轉移是否是完全隨機的是一個仍然未解決的問題。在這項新的研究中,這些研究人員發現它不是隨機的,而是一個高度控制的過程。他們證實組蛋白偏好一條DNA鏈,即所謂的前導鏈(leading strand),但是MCM2會抵消這種偏好,並確保兩條新的DNA鏈之間幾乎是對稱的,這就是基於組蛋白的信息是均勻分布的。

當這些研究人員破壞這種機制時,所有基於組蛋白的信息都被轉移到一條DNA鏈(即前導鏈),而不是另一條鏈,即後隨鏈(lagging strand)。這意味著MCM2的這種功能對兩條新的DNA連結受存儲在組蛋白中的相同信息是所必需的。

這些研究人員迄今為止並不知道當MCM2確保組蛋白正確分離的功能受到破壞時胚胎

幹細胞

形成其他細胞類型的能力是如何受到影響的。這就是說這些細胞是否仍然能夠導致整個小鼠產生。科學家們經常討論組蛋白信息對細胞身份和細胞命運決定的重要性。這將是這些研究人員將要研究的下一個問題。(生物谷 Bioon.com)

參考資料:Nataliya Petryk1,2,*, Maria Dalby3,*, Alice Wenger et al. MCM2 promotes symmetric inheritance of modified histones during DNA replication. Science, Published Online: 16 August 2018, doi:10.1126/science.aau0294.

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