來自奧地利分子病理學(xué)研究所（IMP）的Jan-Michael Peters和他的研究小組發(fā)現(xiàn)，一種由cohesin構(gòu)成的分子骨架支撐了染色體的結(jié)構(gòu)，這一研究結(jié)果在線發(fā)表在8月25日的《自然》（Nature）雜志上。

人體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞都包含有一份完整的遺傳藍(lán)圖副本，即它的DNA。DNA的總長度大約為3.5米，全部的DNA都必須裝入到直徑僅有0.01毫米的細(xì)胞核中。按比例放大，這就相當(dāng)于將150公里的長繩硬塞進(jìn)一個(gè)足球里。對(duì)于細(xì)胞是如何設(shè)法緊密地包裹它的DNA的，目前仍然知之甚少。

使其緊密地盤繞組蛋白是獲得壓縮DNA的一種途徑。這一機(jī)制已得到詳細(xì)地研究，并且成為了表觀遺傳學(xué)科的一個(gè)焦點(diǎn)。然而，諸如細(xì)菌等簡單生物必須在沒有組蛋白的條件下操控它們的DNA包裝，即便是在人類細(xì)胞中組蛋白或許也不能僅憑自己的力量來完成這一工作。

一個(gè)古老分子的新作用

現(xiàn)在，奧地利分子病理學(xué)研究所的一個(gè)科學(xué)家小組提供了另一種機(jī)制參與構(gòu)造DNA的證據(jù)。常務(wù)主任Jan-Michael Peters和他的研究小組發(fā)現(xiàn)，一種叫做cohesin的蛋白質(zhì)復(fù)合物穩(wěn)定了DNA。從進(jìn)化方面來講，cohesin是一個(gè)非常古老的分子，幾十億年以來它的結(jié)構(gòu)幾乎沒有什么改變。它在組蛋白出現(xiàn)很久以前就存在，因此有可能提供了塑造DNA的一個(gè)古老機(jī)制。

細(xì)胞生物學(xué)家已經(jīng)非常了解cohesin和它在細(xì)胞分裂中的作用。這一蛋白質(zhì)復(fù)合物是染色體正確分配到子細(xì)胞中去的必要條件。它形成了一個(gè)分子環(huán)將姐妹染色單體捆在一起，直至正確的時(shí)刻姐妹染色單體發(fā)生分離。奧地利分子病理學(xué)研究所的科學(xué)家們于1997年發(fā)現(xiàn)了cohesin的這一功能和分子結(jié)構(gòu)。

Jan-Michael Peters研究小組的博士后Antonio Tedeschi現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了證據(jù)證實(shí)，在非分裂（分裂間期）細(xì)胞中cohesin支持了DNA的結(jié)構(gòu)。他對(duì)關(guān)閉Wapl功能的細(xì)胞進(jìn)行了分析。Wapl控制了cohesin與DNA的結(jié)合緊密程度。沒有Wapl，cohesin會(huì)以一種異常穩(wěn)定的狀態(tài)“鎖定”在染色質(zhì)上。因此，細(xì)胞無法正確表達(dá)它們的基因，不能進(jìn)行細(xì)胞分裂。

Vermicelli維持DNA形狀

當(dāng)Tedeschi在顯微鏡下分析缺失Wapl的細(xì)胞時(shí)，他發(fā)現(xiàn)了他稱之為“vermicelli”（意大利語，意思是小蟲子）的細(xì)長結(jié)構(gòu)。由于每條染色體都存在一條vermicello，他認(rèn)為vermicello的功能是像一個(gè)骨架一樣，維持染色體的形狀。

“我認(rèn)為vermicelli是分裂間期染色體的‘骨骼’。就像我們的身體依賴于骨骼的支撐，細(xì)胞也非常依賴于cohesin維持它們的結(jié)構(gòu)，”Jan-Michael Peter說。

當(dāng)cohesin系統(tǒng)受損時(shí)它的重要性變得非常的明顯。一些罕見的先天性疾病與這一基因突變有關(guān)。Cohesin分子結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)育遲緩，這是一種嚴(yán)重的疾病。目前還沒有有效的療法。