Nature新文章：染色体的骨架

　　

生物通报道  来自奥地利分子病理学研究所（IMP）的Jan-Michael Peters和他的研究小组发现，一种由cohesin构成的分子骨架支撑了染色体的结构，这一研究结果在线发表在8月25日的《自然》（Nature）杂志上。

人体内的每个细胞都包含有一份完整的遗传蓝图副本，即它的DNA。DNA的总长度大约为3.5米，全部的DNA都必须装入到直径仅有0.01毫米的细胞核中。按比例放大，这就相当于将150公里的长绳硬塞进一个足球里。对于细胞是如何设法紧密地包裹它的DNA的，目前仍然知之甚少。

使其紧密地盘绕组蛋白是获得压缩DNA的一种途径。这一机制已得到详细地研究，并且成为了表观遗传学科的一个焦点。然而，诸如细菌等简单生物必须在没有组蛋白的条件下操控它们的DNA包装，即便是在人类细胞中组蛋白或许也不能仅凭自己的力量来完成这一工作。

一个古老分子的新作用

现在，奥地利分子病理学研究所的一个科学家小组提供了另一种机制参与构造DNA的证据。常务主任Jan-Michael Peters和他的研究小组发现，一种叫做cohesin的蛋白质复合物稳定了DNA。从进化方面来讲，cohesin是一个非常古老的分子，几十亿年以来它的结构几乎没有什么改变。它在组蛋白出现很久以前就存在，因此有可能提供了塑造DNA的一个古老机制。

细胞生物学家已经非常了解cohesin和它在细胞分裂中的作用。这一蛋白质复合物是染色体正确分配到子细胞中去的必要条件。它形成了一个分子环将姐妹染色单体捆在一起，直至正确的时刻姐妹染色单体发生分离。奥地利分子病理学研究所的科学家们于1997年发现了cohesin的这一功能和分子结构。

Jan-Michael Peters研究小组的博士后Antonio Tedeschi现在发现了证据证实，在非分裂（分裂间期）细胞中cohesin支持了DNA的结构。他对关闭Wapl功能的细胞进行了分析。Wapl控制了cohesin与DNA的结合紧密程度。没有Wapl，cohesin会以一种异常稳定的状态“锁定”在染色质上。因此，细胞无法正确表达它们的基因，不能进行细胞分裂。

Vermicelli维持DNA形状

当Tedeschi在显微镜下分析缺失Wapl的细胞时，他发现了他称之为“vermicelli”（意大利语，意思是小虫子）的细长结构。由于每条染色体都存在一条vermicello，他认为vermicello的功能是像一个骨架一样，维持染色体的形状。

“我认为vermicelli是分裂间期染色体的‘骨骼’。就像我们的身体依赖于骨骼的支撑，细胞也非常依赖于cohesin维持它们的结构，”Jan-Michael Peter说。

当cohesin系统受损时它的重要性变得非常的明显。一些罕见的先天性疾病与这一基因突变有关。Cohesin分子结构错误会导致严重的发育迟缓，这是一种严重的疾病。目前还没有有效的疗法。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Wapl is an essential regulator of chromatin structure and chromosome segregation

Mammalian genomes contain several billion base pairs of DNA that are packaged in chromatin fibres. At selected gene loci, cohesin complexes have been proposed to arrange these fibres into higher-order structures1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, but how important this function is for determining overall chromosome architecture and how the process is regulated are not well understood. Using conditional mutagenesis in the mouse, here we show that depletion of the cohesin-associated protein Wapl8, 9 stably locks cohesin on DNA, leads to clustering of cohesin in axial structures, and causes chromatin condensation in interphase chromosomes. These findings reveal that the stability of cohesin–DNA interactions is an important determinant of chromatin structure, and indicate that cohesin has an architectural role in interphase chromosome territories. Furthermore, we show that regulation of cohesin–DNA interactions by Wapl is important for embryonic development, expression of genes such as c-myc (also known as Myc), and cell cycle progression. In mitosis, Wapl-mediated release of cohesin from DNA is essential for proper chromosome segregation and protects cohesin from cleavage by the protease separase, thus enabling mitotic exit in the presence of functional cohesin complexes.