HHMI：首次发现整段染色体调控机制

　　

生物通报道：来自美国加州大学伯克利分校霍德华休斯医学院HHMI，分子与细胞生物系的研究人员通过对线虫 (C. elegans)的研究首次发现了细胞调控整段染色体活动的机制，这不仅回答了长久以来染色体活动的迷团，也打开了基因领域研究的另一扇窗。这一研究成果公布在11月30日《Nature》杂志上。

原文摘要：
Nature 444, 614-618 (30 November 2006) | 
doi:10.1038/nature05338; Received 10 July 2006; Accepted 11 October 2006; Published online 19 November 2006
Clustered DNA motifs mark X chromosomes for repression by a dosage compensation complex
[Abstract]

染色体水平的大规模基因调控，是生命体非常重要的生理活动，但是一直以来都没有办法探究这一个精细调控的过程，因此细胞究竟是利用怎样的手段来调控大幅的基因片段，至今不为人所知。 

在这一项研究中，研究人员锁定了一个称为剂量补偿 (dosage compensation)的生理活动现象——剂量补偿是一种保证发育过程中的线虫胚胎X染色体基因表达水平正常（不论是有一条或者两条X染色体）的现象。X染色体基因表达过量会导致胚胎死亡，为了达到恰当的平衡，含有双套X染色体的线虫胚胎会使X染色体的基因表达减半，抑制X染色体过度活化。遗传两条X染色体的线虫，会激活X染色体剂量补偿机制，使胚胎向雌雄同体（hermaphrodit）发育。雄性线虫的细胞只有一条X染色体，但是两种性别的线虫都需要相同水平的X染色体基因表达产物。雌雄同体线虫体内，有一个大的叫做剂量补偿复合体（dosage compensation complex ，DCC）的蛋白复合体，以整条X染色体为靶标，抑制全部基因的活性。复合体在染色体上的作用位点被称为“recruit elements on X”（rex）。 

研究小组深入的探索了大规模范畴染色体基因的调控过程。就先前相关研究资料显示，像性染色体上雌性 XX染色体的活动，需要通过剂量补偿的调控，适当的关闭一条染色体的基因活动，以避免特定基因异常活跃，打乱了正常的生理活动，这次研究人员发现了DCC结构与整体基因活动的状况有非常紧密的关系，并且研究人员也透过基因的操作技术获得了多了一条额外染色体的线虫，希望从这个线索获得大段基因调控的真相。 
（生物通：万纹）

附:

《自然》：染色体重组研究新发现

生物通报道:在8月3日的《自然》杂志上，来自宾西法尼亚州Drexel大学医学院的研究人员公布了有关染色体重组过程中分支迁移的最新发现。

染色体的同源重组在DNA双链缺口修复和可靠的染色体种间隔离（chromosome segregation）中起到一种关键的作用。同源重组的机制包括寻找同源性和将一个断裂DNA分子万端插入到同源双链DNA，益形成一种交叉结构，即Holliday结构（Holliday junction）。这种结构是R.Holliady在二十世纪六十年代首先提出来的。

一个HJ（Holliday结构）能够沿着DNA进行分支迁移（branch migration），从而增加或缩短异源双链（heteroduplex）的长度。

在原核生物和真核生物中，HJ（同源重组的关键中间体）存在的结构证据由电子显微镜提供。在细菌中，存在特殊的酶专门来促进HJ的分支迁移。但是在真核细胞中，人们还没有找到负责同源重组分支迁移的蛋白。

在这项新的研究中，研究人员证实Rad54（一种Swi2/Snf2蛋白）以高的特异性与HJ类似结构结合，并依靠ATP酶促进它们的双向着分支迁移。这种活动似乎在人类和酵母Rad54直系同源物中也具有保守性。

在离体状态下，Rad54被证实能够增强Rad51的DNA修复功能。Rad51是一种关键的同源重组蛋白。但是，基因数据显示，Rad54蛋白还可能在同源重组的较后阶段起作用，即在Rad51之后起作用。

新的DNA分支迁移活动与Rad54蛋白质的这种晚期的同源重组功能相一致。这项研究对真核细胞的Holliday结构的分支迁移有了新的了解，确定出了这个复杂过程中的一个新的关键蛋白质。这些发现将有助于人们了解染色体重组过程以及与染色体重组过程有关的疾病。