关于DNA复制的60年科学奥秘解决了

DNA遗传学

在过去的60年中,科学家已经能够观察到遗传信息的复制,确定存在“复制时序程序”的过程,该过程控制何时何种顺序段脱氧核糖核酸复制。然而,科学家仍然无法解释为什么会存在这样一个特定的时间序列。在2021年4月23日发表的一项研究中科学,大卫·吉尔伯特博士和他的团队已经回答了这个60年前的问题。

大卫•吉尔伯特

大卫·吉尔伯特博士,首席科学家。信贷:大卫·吉尔伯特

“为什么细胞会关注它们复制DNA的顺序?”问主导科学家吉尔伯特博士。“毕竟 - 所有细胞都需要复制所有DNA。我们的假设一直是它不仅仅是重复的DNA,而是读取DNA的所有调节分子也复制。“吉尔伯特博士进一步假设了复制时序计划和过程后面可能有一个目的,因为“大自然不会浪费这个机会来控制DNA如何阅读。”

吉尔伯特博士解释说:“你复制的时间提供了选择是否维护所有监管因素并继续使用与DNA中信息相同的功能解释,或者将其更改为引出新功能。”解释道。

在过去的13年里,吉尔伯特博士和他的团队证明了每一种细胞都有一个独特的复制定时程序,患病细胞在程序中有明显的改变。在这项研究中,吉尔伯特博士和他的团队研究了复制时间程序的变化如何影响DNA及其调控因子的打包,统称为表观基因组。表观基因组是调节因子,被认为控制细胞的“身份”和细胞将执行的功能。

Peiyao赵

Peiyao A. Zhao,纸铅作者。信誉:裴尧赵

通过消除一种名为RIF1的蛋白质,这种蛋白质有助于调节DNA复制,他们发现复制程序严重,有时甚至几乎完全消失,因此染色体的所有片段在不同的细胞中复制的时间不同。没有RIF1,如果细胞不能复制DNA,它们的表观基因组是正常的。然而,一旦DNA开始复制,与DNA相关的调节分子就会错误地合并,并随着每一轮DNA复制而恶化。最终,染色体的三维折叠也被改变了。

吉尔伯特博士建议,当通过改变复制时序程序时,外延引发物中断时,单元格可能不再执行其正常函数,或者它们可能执行不适当的函数。这些不当函数可能对一个人的健康产生大而负面影响。

“我们和其他人以前表明该计划在许多疾病中被改变,”吉尔伯特博士说。“我们的实验室最近显示出统计上与儿科白血病的差的差异相关的更具改变的时间模式,并在另一项过早衰老疾病的另一个研究中。”

Kyle Klein

凯尔·n·克莱恩。来源:凯尔·n·克莱因

因此,复制时间计划提供了一种全新的分子途径和生物标记,导致和识别疾病状态。这可能会导致患者更早的诊断和更准确的预后。

虽然吉尔伯特博士的工作回答了一个重要的问题,但他不打算在这里停下来。“我们认为表观蛋白酶......并不是唯一的猫才能保持其身份,但我们假设细胞变成其他细胞类型至关重要。”

测试该假设对于干细胞研究和干细胞治疗施加的田间至关重要。吉尔伯特博士目前正在使用人干细胞来测试破坏的复制定时如何影响这些细胞的发育成肝细胞,心脏细胞和神经元。本研究的结果将为未来提供人类健康和疾病研究的宝贵信息。

参考:“复制时间保持全球人类细胞表观遗传状态”凯尔·n·克莱恩,Peiyao a .赵晓文律,Takayo佐佐木,丹尼尔·a·巴特利特阿玛雷·m·辛格Ipek Tasan,孟,乐天·瓦Shin-ichiro Hiraga, Toyoaki写到,周Xuemeng Timour Baslan,丹尼Leung Masato t . Kanemaki安妮·d·唐纳森惠民赵,Stephen Dalton, Victor G. Corces和David M. Gilbert, 2021年4月23日,科学
DOI:10.1126 / science.aba5545

这项研究发表在2021年4月23日的《科学》杂志上科学,出版了AAAS,科学学会,世界上最大的科学组织。

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