通過深入分析脫氧核糖核酸(DNA) 的各種成分如何組合在一起，兩組科學(xué)家揭示了DNA 是如何組織和保存遺傳信息的。

新研究揭示了DNA 組織的意外變化。

為了打開和關(guān)閉DNA 基因，細胞內(nèi)的酶必須與核小體（幫助細胞組織DNA 的含蛋白質(zhì)復(fù)合物）相互作用。

這些酶中包括Dot1L，其突變與兒童白血病有關(guān)。

為了幫助招募Dot1L，一個名為泛素的小蛋白質(zhì)標(biāo)簽必須首先附著在核小體上。

然而，Dot1L 酶如何物理附著在核小體或泛素標(biāo)簽上一直是個謎?，F(xiàn)在，在第一項研究中，美國約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物物理學(xué)和生物物理化學(xué)教授辛西婭·沃爾伯格（Cynthia Wolberger）和他實驗室的博士后埃文·沃登（Evan Worden）終于解開了這個謎團。

研究人員使用一種稱為冷凍電子顯微鏡(cryo-EM) 的成像工具來冷凍核小體和Dot1L 中的分子，以研究兩者如何相互作用。

在最近發(fā)表在《細胞》 雜志上的一項新研究中，他們發(fā)現(xiàn)了一個意想不到的結(jié)果：Dot1L 改變了核小體的形狀，使其與Dot1L 酶結(jié)合得更緊密。

使用冷凍電鏡拍攝的高分辨率圖像揭示了核小體中心發(fā)生的重大的、前所未見的變化。當(dāng)Dot1L連接時，從核小體中心延伸的尾部結(jié)構(gòu)向上擺動，將酶固定在核小體表面，并引起核小體結(jié)構(gòu)的一系列其他變化。

研究人員表示，這一觀察結(jié)果可能會改變我們對遺傳疾病的看法，因為核小體結(jié)構(gòu)的變化會影響細胞獲取DNA 的方式。沃登表示：這是一個新的切入點，甚至可能會帶來意想不到的新發(fā)現(xiàn)。

了解核小體如何改變形狀以與Dot1L 緊密結(jié)合可以幫助科學(xué)家找到針對這種連接的新療法，尤其是針對兒童白血病。

在另一項研究中，科學(xué)家們觀察了在人體中發(fā)生數(shù)萬億次的過程：微小的分子機器將細胞內(nèi)的一個DNA 分子復(fù)制成兩個，準(zhǔn)確地說是60 億個副本，沒有錯誤。 DNA 片段的復(fù)制。

這種精度令人難以置信，尤其是在如此微觀的層面上。美國國家基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究所所長詹姆斯·伯杰表示。

科學(xué)家使用“復(fù)制體”一詞來指代復(fù)制DNA 的分子機器。復(fù)制體由一系列蛋白質(zhì)和酶組成，它們結(jié)合起來形成DNA 復(fù)制機器。

伯杰說：“我們已經(jīng)知道復(fù)制器的各個組件如何工作，但我們還不知道它們?nèi)绾螀f(xié)同工作?！?

研究人員指出，復(fù)制基因就像一個自我維持的復(fù)制基因，能夠?qū)⒁粋€DNA片段復(fù)制成兩個。

驅(qū)動這個復(fù)制機器的引擎是解旋酶。解旋酶解開DNA 雙鏈的配對和螺旋結(jié)構(gòu)，使復(fù)制子能夠訪問和復(fù)制存儲在遺傳密碼中的分子信息。

與許多汽車發(fā)動機一樣，解旋酶由六個氣缸或環(huán)驅(qū)動，這些氣缸或環(huán)纏繞DNA 并沿著其線程移動。

Berger 的團隊利用細菌發(fā)現(xiàn)了DnaC 酶如何將解旋酶環(huán)與DNA 結(jié)合。

在最近發(fā)表在《分子細胞》 雜志上的一篇報告中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)DnaC 使用其六臂結(jié)構(gòu)之一與解旋酶結(jié)合，松開解旋酶環(huán)并將其打開，然后再附著到DNA 鏈上。至此，DnaC已經(jīng)完成了它的使命。

如今，Berger 的實驗室繼續(xù)研究DnaC 如何逃離復(fù)制復(fù)合體、解旋酶馬達如何鎖定復(fù)制復(fù)合體以及解旋酶如何沿著DNA 移動。

他們的結(jié)果將為確定抗菌療法的解旋酶靶標(biāo)奠定基礎(chǔ)，從而深入了解解旋酶錯誤突變引起的遺傳性疾病。