Nature子刊：解析染色质移动机制

　　

生物通报道  近日来自瑞士弗雷德里克-米歇尔研究所(Friedrich Miescher Institute)的科学家们阐明了细胞核中DNA移动的调控机制。他们发现相比于未受损DNA，双链断裂的DNA移动增强，这确保了断裂能够得到完全地修复。无错误的双链断裂修复要求断裂DNA寻找到它的同源序列，作为修复模板。断裂DNA在细胞核中移动增强似乎有助于它寻找适合的模板。鉴于双链断裂不正确修复可以导致有害的易位，引发癌症，这一机制对于维持细胞的完整性至关重要。

细胞核是高度组织化的，在转录情况下被分为几个专门的亚区室。例如，在芽殖酵母中，核孔高度推动转录，而核周缘（nuclear periphery）的其他区域则促进基因抑制。然而目前研究人员对于将染色质输送到这些亚核调控区域的机制并不是很清楚

利用单基因位点定量荧光显微镜，弗雷德里克-米歇尔研究所的Susan Gasser研究小组解析了染色质移动的机制。两项研究发现近期发布在《Genes & Development》和《Nature Cell Biology》杂志上。

在第一项研究中，研究人员针对常规的染色质移动进行了研究。他们发现DNA移动发生并不依赖于转录延伸，而是受到转录激活过程中重塑染色质的大ATPases的驱动。

 “一个称之为INO80的染色质重塑ATPase局域性的结合到了一个特定的基因位点上，以完全依赖于复合物ATPase活性的方式增大了标记位点可以探索的细胞核容积，”Gasser说。

此外，他们发现染色质移动增强借助远距离序列间同源重组促进了双链DNA断裂的修复。研究人员认为双链断裂或许特异地利用了细胞核内的移动促进了借助同源重组寻求修复。他们随后在第二项研究中验证了这一假说。

在第二项研究中，Gasser实验室博士后研究人员Vincent Dion对位点特异性双链断裂点的移动进行了计算。他发现相比于同样未受损的位点，断裂位点明显移动更快，更不受束缚，从而在数分钟内对几乎一半的细胞核容积进行了搜索。Dion随后鉴别了促进移动所需的蛋白质，其中包括染色质重构必需的蛋白质（INO80亚基）、同源重组关键性蛋白(Rad51 和Rad54)，以及损伤应答调控子(Mec1和 Rad9)。

“这些结果表明染色质移动促进了同源重组中的一个限速步骤，称之为同源性搜索。从另一方面讲，太多的移动会导致与异位序列的无故重组，生成有害的易位导致癌症。我们还发现这些机制将染色质移动维持在了检查点，直至全基因组搜索完成。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Dion V, et al. (2012) Increased mobility of double-strand breaks requires Mec1, Rad9 and the homologous recombination machinery. Nat Cell Biol. 2012 Apr 8. doi: 10.1038/ncb2465.

Neumann FR, et al. (2012) Targeted INO80 enhances subnuclear chromatin movement and ectopic homologous recombination. Genes Dev. 2012 Feb 15;26(4):369-83. doi: 10.1101/gad.176156.111