研究环旗帜和DNA张力在染色体空间组织中的作用

两种蛋白质复合物对我们细胞核中染色体的空间组织负有主要责任，而DNA张力在其中起着令人惊讶的作用。

纳米科学家CeesDekker和他的博士。代尔夫特理工大学Kavli纳米科学研究所的候选人RomanBarth与奥地利同事于4月19日在《自然》杂志上发表了这一发现。

Cohesin环DNA

一个多世纪以来，人们就知道细胞核中的长DNA链整齐地折叠成染色体的特征形状，类似于洗瓶刷，为细胞分裂做准备。在分裂之间，染色体被组织成对调节遗传信息处理很重要的环。

2018年，Dekker和他的团队率先可视化了SMC蛋白复合物(例如凝缩蛋白和粘连蛋白)如何在DNA中挤出环。

CTCF标志具有方向并确定循环的开始和结束位置

DNA结合蛋白CTCF被发现在沿着基因组定位环中起着关键作用。Dekker说，“如果你把DNA想象成一根绳子，CTCF标志固定在绳索上的两个点上，cohesin从一个标志到另一个标志形成环，但前提是CTCF的方向正确。只有CTCF蛋白的一侧是能够和cohesin相互作用的。话说回来，它并不总是这样，因为我们认为CTCF也会经常失败。但是现在我们测量了它。这两种蛋白质之间的相互作用结果比我们预测的要微妙得多”

CTCF和cohesin共同建立环边界已经成为该领域的基础知识，博士说。候选人罗曼·巴特。“在过去一年我参加的每场会议上，基本前提是粘附蛋白复合物在正确定向的CTCF分子之间挤出环路。但没有人详细了解这是如何发生的。我们现在已经能够形象化这个本质”

维也纳分子病理学研究所Jan-MichaelPeters小组的同事成功地以纯净形式提供了蛋白质。DNA分子的两端附着在一个表面上;DNA和蛋白质用荧光染料染色。研究人员随后有了一个不同寻常的发现。

“在数据中，Roman发现DNA链是非常松散还是处于张力下都会有所不同。没有张力，cohesin通常会忽略CTCF标志，即使方向正确，但当DNA处于更大张力时，CTCF会采取行动作为一个完美的屏障。因此，在DNA张力的影响下，CTCF就像一个智能红绿灯，允许黏连蛋白通过或不通过，这取决于当地的交通情况，”Dekker说。

当cohesin与CTCF蛋白碰撞时，它可以停止或继续。研究人员发现它也可以翻转，甚至完全溶解。Dekker和团队希望回答的下一个问题是如何以及为什么会发生这种情况。

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