已經(jīng)發(fā)表在Nature Structural & Molecular Biology雜志上。
每個細胞的細胞核中有大約兩米的DNA,細胞核的直徑只有幾千分之一毫米。DNA以很長的長絲的形式壓縮在染色體中。如果細胞分裂期間它們不是均等地分布到子細胞內(nèi),這可能會導(dǎo)致癌癥或遺傳缺陷,如21 -三體綜合征。因此,為了確保DNA在細胞分裂過程中的安全運輸,DNA纖維必須是緊湊的。

關(guān)于這一步科學家們只有一個粗略的了解。SMC-kleisin 蛋白質(zhì)復(fù)合體在這個過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。它們由兩個臂(SMC)和的橋(kleisin)組成。與對方的手臂環(huán)繞呈環(huán)狀的DNA,因此可以連接復(fù)制的染色體或同一染色體上兩個遙遠的地方。
簡單的生物如細菌的DNA包裝也使用此方法。科學家們現(xiàn)在已經(jīng)闡明了枯草芽孢桿菌的SMC-kleisin復(fù)合體前體結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn),細菌的SMC-kleisin復(fù)合體由兩個相同的的SMC蛋白質(zhì)形成一個環(huán)的結(jié)構(gòu)。該臂的功能不同在于,只有通過不同的端部的kleisin與它們所連接的蛋白質(zhì)。
人類的DNA包裝機制與此類似。“我們懷疑,這種非對稱的結(jié)構(gòu)在DNA環(huán)的開啟和關(guān)閉中起著重要的作用,”研究人員Frank Bürmann解釋說。此外,科學家們發(fā)現(xiàn)了kleisin的末端可以區(qū)分正確與錯誤的結(jié)合位點。
染色體的凝聚力對于繁殖同樣至關(guān)重要的。人類卵子的凝聚力必須保持十年,以確保無差錯的卵細胞減數(shù)分裂。失敗的凝聚力可能造成生育率下降及遺傳缺陷的增長,如21三體綜合征的發(fā)生。“揭示SMC-kleisin蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)無疑的了解復(fù)雜的染色體組織是一個重要的里程碑,”小組負責人Stephan Gruber說。