著絲粒位于X形染色體的中，許多真核生物的著絲粒含有高度重復(fù)的序列，以組蛋白H3K9上的甲基化為標(biāo)志。這種表觀遺傳學(xué)修飾招募包括Swi6和Chp1在內(nèi)的多種異染色質(zhì)蛋白，保護(hù)著絲粒并確保染色體正確分離。如果由于突變導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)喪失，細(xì)胞中著絲粒處的重復(fù)DNA就會(huì)變得脆弱，使該處的重排和重組率升高。
基因組的不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡或者引發(fā)癌癥，現(xiàn)在科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中有兩個(gè)分子機(jī)制共同起作用，以避免發(fā)生這種情況。南加州大學(xué)的科學(xué)家們指出，在DNA解鏈進(jìn)行復(fù)制時(shí)，重復(fù)DNA處于zui不穩(wěn)定的時(shí)期，此時(shí)就依賴異染色質(zhì)和復(fù)制叉蛋白聯(lián)手對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。文章于3月7日提前發(fā)表在Cell Reports雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。
研究顯示，復(fù)制叉蛋白復(fù)合體在異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)缺失時(shí)，對(duì)著絲粒處的重復(fù)序列有保護(hù)作用。如果復(fù)制叉蛋白也存在缺陷，使復(fù)制叉的穩(wěn)定性也受到破壞，更會(huì)加重上述問題的嚴(yán)重性。復(fù)制過程延遲或失效，會(huì)顯著增加染色質(zhì)的重排。這樣的“基因組不穩(wěn)定性”會(huì)使遺傳信息缺失或改變，導(dǎo)致細(xì)胞死亡甚至引起癌癥。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Susan Forsburg是南加州大學(xué)的分子生物學(xué)教授，他領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)對(duì)酵母進(jìn)行研究，向人們展示如果同時(shí)破壞異染色質(zhì)和復(fù)制叉蛋白，會(huì)顯著增多異常染色體，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
“這項(xiàng)研究能夠幫助我們正確理解，不同突變共同產(chǎn)生致命效果的機(jī)制，”Forsburg教授說。“重要的是，我們研究中的所有基因都可以在人體內(nèi)找到對(duì)應(yīng)，而且其中一些基因的突變已經(jīng)與癌癥關(guān)聯(lián)起來。”
“我們已經(jīng)知道，癌癥與表觀遺傳學(xué)修飾改變基因表達(dá)有關(guān)，”Forsburg說。“現(xiàn)在我們看到了表觀遺傳學(xué)修飾與復(fù)制叉蛋白的協(xié)同效應(yīng)，表觀遺傳學(xué)修飾形成了異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，而這一結(jié)構(gòu)與復(fù)制叉穩(wěn)定性一同保護(hù)著著絲粒。”
研究表明，異染色質(zhì)蛋白和復(fù)制叉保護(hù)機(jī)制聯(lián)手發(fā)揮作用，避免異常重組，保護(hù)著絲粒完整性并確保染色體正確分離。下一步，研究人員將繼續(xù)尋找，在這一過程中同樣起協(xié)同作用的其他因素。