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研究人員揭示了端粒t環的保護特性

根據Crick的最新研究,端粒末端的環起著至關重要的保護作用,防止染色體受到不可挽回的損傷。

這項發表在《自然》(Nature)雜志上的研究顯示,端粒末端的“t環”的繞緊和松開如何保護染色體免于DNA損傷。該研究還揭示了這一過程是如何被調控的。

 

維持線性染色體的一個重大挑戰是必須防止DNA末端被檢測出DNA損傷。這個問題用端??梢越鉀Q,端粒是非編碼的DNA的特殊結構,可以保護染色體的末端。端粒被認為是保護染色體末端的一種方式,是采用一種類似套索的t-環結構,它的作用是將DNA末端埋入端粒中并覆蓋它,使染色體末端不會被檢測為DNA損傷。這些環是由染色體末端的端粒折疊形成的,可以繞緊或解開。

 

“雖然端粒在保護DNA和讓細胞分裂方面發揮著重要作用,但關于t環的疑團,包括其功能和重要性的不確定性一直存在?!边@是我們想通過這項研究解決的問題,”論文作者、Crick研究所,DNA雙鏈斷裂修復代謝實驗室的博士后Panagiotis Kotsantis說。

 

這項研究發現了在細胞周期中正確的階段纏繞和解開這些t環的重要性。

 

如果DNA復制發生時,t-環仍然處于纏緊的狀態,這就產生了一個問題,因為進行中的復制叉與t-環碰撞,會觸發端粒的毀滅性的磨損和染色體末端的損傷。

 

另一方面,通過控制端粒,使得在細胞周期的所有階段,t環都不合時宜地散開。這樣的話,研究人員發現,染色體的末端被暴露出來,并被檢測出DNA損傷。這是首次表明t環對保護染色體的末端很重要。

 

“確保這些環在DNA復制過程中解開,然后在細胞周期的其他階段重新繞緊,這是防止染色體受損的關鍵?!边@是一個非常復雜的過程,如果出現問題,可能會對細胞產生毀滅性的后果?!闭撐淖髡?、Crick研究所,DNA雙鏈斷裂修復代謝實驗室的組長Simon Boulton解釋道。

 

圖片來自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1744-8

 

研究人員還發現了控制這些t環繞緊和解開的機制。他們發現,當t環附近的一種被稱為TFR2的端粒結合蛋白經歷一種被稱為去磷酸化的化學變化時,它會吸引另一種叫做RTEL1的蛋白質。被t環吸引后,第二種蛋白質可以解開t環。研究還表明,這個過程反過來也同樣成立,所以當TFR2被磷酸化時,它排斥RTEL1,從而阻止t環在細胞周期中的復制期外被解開。

 

“我們的下一步將是研究端粒和t環在干細胞中的作用,因為它們的保護機制不同,這意味著如果可以阻止這些環奇怪地形成,染色體就不會融合——這其中肯定還有其他因素在起作用,”Simon進一步解釋說。

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