我們每一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核中，都包裹著長(zhǎng)達(dá)三米的DNA。這些DNA壓縮在如此狹小的空間中，卻依然能夠井然有序的進(jìn)行復(fù)制，科學(xué)家們最近揭示了這其中的奧秘。

Bar-Ilan大學(xué)Yuval Garini教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，蛋白lamin A在維持基因組結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性中起到了核心作用。這種蛋白能讓染色質(zhì)內(nèi)部形成“交聯(lián)”，在細(xì)胞核中限制DNA的行動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)保護(hù)了染色質(zhì)的完整性，同時(shí)允許DNA正常復(fù)制。

這項(xiàng)研究發(fā)表在近期的Nature Communications雜志上，為人們揭示了染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)的生物物理學(xué)基礎(chǔ)，也有助于理解和治療與lamin A突變有關(guān)的人類(lèi)疾病。

Garini指出，由DNA和蛋白組成的染色質(zhì)在細(xì)胞核內(nèi)是動(dòng)態(tài)而且高度有序的，而lamin A介導(dǎo)的機(jī)制是染色質(zhì)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。過(guò)去人們從未意識(shí)到lamin A在染色質(zhì)動(dòng)態(tài)中的這種作用。

“如果細(xì)胞核里的遺傳物質(zhì)發(fā)生纏結(jié)，DNA就無(wú)法有序復(fù)制，而這是正常細(xì)胞分裂的重要一步。我們通過(guò)顯微成像發(fā)現(xiàn)，染色質(zhì)交聯(lián)控制著基因組結(jié)構(gòu)，這種交聯(lián)將染色質(zhì)區(qū)域錨定在一起，達(dá)到一種靈活的穩(wěn)定性。”

之前的研究表明，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)可能取決于特定染色質(zhì)區(qū)域與核膜之間的互作。而Garini等人發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞核的核質(zhì)中充斥著lamin A的活性。由此可見(jiàn)，整個(gè)細(xì)胞核都對(duì)染色質(zhì)穩(wěn)定性起到了重要的作用。

“我們建立了缺乏lamin A的細(xì)胞，并且檢測(cè)了其中的染色質(zhì)運(yùn)動(dòng)情況，”Garini說(shuō)。“lamin A未去除的時(shí)候，染色質(zhì)呈局部運(yùn)動(dòng)而且速度較慢。去除lamin A之后，染色質(zhì)的運(yùn)動(dòng)高度分散而且速度較快。這種快速而松散的染色質(zhì)動(dòng)態(tài)很容易發(fā)生混亂。”

這想研究闡明了lamin A對(duì)染色質(zhì)運(yùn)動(dòng)的限制，揭示了維持基因組穩(wěn)定的關(guān)鍵機(jī)制。這種機(jī)制對(duì)于理解和治療疾病有很重要的意義，尤其是與lamin A突變有關(guān)的疾病。

“早老癥就是一種與lamin A突變有關(guān)的疾病，這種突變可能使患者的細(xì)胞不能有序分裂，”Garini說(shuō)。“lamin A突變也是肌營(yíng)養(yǎng)不良的標(biāo)志事件，我們的研究有望幫助人們進(jìn)行醫(yī)學(xué)診斷和開(kāi)發(fā)靶向性藥物。”