Nature新文章：染色體的骨架
日期：2013-08-28 09:36:20
來自奧地利分子病理學研究所（IMP）的Jan-Michael Peters和他的研究小組發現，一種由cohesin構成的分子骨架支撐了染色體的結構，這一研究結果在線發表在8月25日的《自然》（Nature）雜志上。
人體內的每個細胞都包含有一份完整的遺傳藍圖副本，即它的DNA。DNA的總長度大約為3.5米，全部的DNA都必須裝入到直徑僅有0.01毫米的細胞核中。按比例放大，這就相當于將150公里的長繩硬塞進一個足球里。對于細胞是如何設法緊密地包裹它的DNA的，目前仍然知之甚少。
使其緊密地盤繞組蛋白是獲得壓縮DNA的一種途徑。這一機制已得到詳細地研究，并且成為了表觀遺傳學科的一個焦點。然而，諸如細菌等簡單生物必須在沒有組蛋白的條件下操控它們的DNA包裝，即便是在人類細胞中組蛋白或許也不能僅憑自己的力量來完成這一工作。
一個古老分子的新作用
現在，奧地利分子病理學研究所的一個科學家小組提供了另一種機制參與構造DNA的證據。常務主任Jan-Michael Peters和他的研究小組發現，一種叫做cohesin的蛋白質復合物穩定了DNA。從進化方面來講，cohesin是一個非常古老的分子，幾十億年以來它的結構幾乎沒有什么改變。它在組蛋白出現很久以前就存在，因此有可能提供了塑造DNA的一個古老機制。
細胞生物學家已經非常了解cohesin和它在細胞分裂中的作用。這一蛋白質復合物是染色體正確分配到子細胞中去的必要條件。它形成了一個分子環將姐妹染色單體捆在一起，直至正確的時刻姐妹染色單體發生分離。奧地利分子病理學研究所的科學家們于1997年發現了cohesin的這一功能和分子結構。
Jan-Michael Peters研究小組的博士后Antonio Tedeschi現在發現了證據證實，在非分裂（分裂間期）細胞中cohesin支持了DNA的結構。他對關閉Wapl功能的細胞進行了分析。Wapl控制了cohesin與DNA的結合緊密程度。沒有Wapl，cohesin會以一種異常穩定的狀態“鎖定”在染色質上。因此，細胞無法正確表達它們的基因，不能進行細胞分裂。
Vermicelli維持DNA形狀
當Tedeschi在顯微鏡下分析缺失Wapl的細胞時，他發現了他稱之為“vermicelli”（意大利語，意思是小蟲子）的細長結構。由于每條染色體都存在一條vermicello，他認為vermicello的功能是像一個骨架一樣，維持染色體的形狀。
“我認為vermicelli是分裂間期染色體的‘骨骼’。就像我們的身體依賴于骨骼的支撐，細胞也非常依賴于cohesin維持它們的結構，”Jan-Michael Peter說。
當cohesin系統受損時它的重要性變得非常的明顯。一些罕見的先天性疾病與這一基因突變有關。Cohesin分子結構錯誤會導致嚴重的發育遲緩，這是一種嚴重的疾病。目前還沒有有效的療法。
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