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Science:重大进展!在DNA复制期间,蛋白MCM2促进组蛋白中的表观遗传信息在两条新的DNA链中均匀分布

来源:本站原创 2018-08-25 16:58

2018年8月25日/生物谷BIOON/---在一生当中,细胞持续地分裂。但是细胞在发生分裂时是如何记住产生皮肤细胞,肝细胞还是肠道细胞的呢?这个问题困扰了科学家多年。

在人细胞内,我们的DNA被组蛋白包裹着。它们一起形成一种称为染色质的结构。当细胞发生分裂时,DNA和整个染色质结构都被准确地复制是至关重要的。染色质储存着影响哪些基因表达的表观遗传信息。这就是说,我们细胞中的表观遗传信息有助于控制哪些基因“开启”和“关闭”。

如今,在一项新的研究中,来自丹麦哥本哈根大学的研究人员开发出一种被称作SCAR-seq的新技术,这使得他们解决了储存在组蛋白中的表观遗传信息在DNA复制和细胞发生分裂时是如何传递的问题,并且成功地鉴定出一种当细胞发生分裂时负责细胞记忆传递的蛋白,即MCM2。相关研究结果于2018年8月16日在线发表在Science期刊上,论文标题为“MCM2 promotes symmetric inheritance of modified histones during DNA replication”。论文通信作者为哥本哈根大学的Robin Andersson和Anja Groth。

在这项新的研究中,这些研究人员研究了来自小鼠的胚胎干细胞。利用SCAR-seq,他们鉴定出蛋白MCM2负责在DNA复制期间将来自旧的DNA链的组蛋白转移到产生的两个新的DNA链上。

在DNA复制期间,经过化学修饰的组蛋白的转移是否是完全随机的是一个仍然未解决的问题。在这项新的研究中,这些研究人员发现它不是随机的,而是一个高度控制的过程。他们证实组蛋白偏好一条DNA链,即所谓的前导链(leading strand),但是MCM2会抵消这种偏好,并确保两条新的DNA链之间几乎是对称的,这就是基于组蛋白的信息是均匀分布的。

当这些研究人员破坏这种机制时,所有基于组蛋白的信息都被转移到一条DNA链(即前导链),而不是另一条链,即后随链(lagging strand)。这意味着MCM2的这种功能对两条新的DNA链接受存储在组蛋白中的相同信息是所必需的。

这些研究人员迄今为止并不知道当MCM2确保组蛋白正确分离的功能受到破坏时胚胎干细胞形成其他细胞类型的能力是如何受到影响的。这就是说这些细胞是否仍然能够导致整个小鼠产生。科学家们经常讨论组蛋白信息对细胞身份和细胞命运决定的重要性。这将是这些研究人员将要研究的下一个问题。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

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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