康奈尔科学家在DNA复制背后解开神秘

生命的分子是扭曲的。但是，DNA双螺旋中熟悉的股票如何在不被纠结的情况下复制，这一直很难破译。来自康奈尔物理学家的新观点是帮助解开谜团。

研究人员从拓扑角度看出了这个问题，询问螺旋形状本身对DNA复制的影响是什么。使用真核生物 - 包括绝大多数生物 - 作为其模型系统，他们发现染色质的内在力学性质（DNA和蛋白质的复合物）确定了染色质纤维如何涌入。

这种拓扑对新复制的DNA成功分离至关重要：如果纤维太紧过早，则在细胞间隙期间，分子不能正确隔离。

“这项研究突出了物理原则在基本生物过程中的重要性，”艺术与科学学院的物理学教授领先作者米歇尔王说，霍华德休斯医学院调查员。

本文2019年10月17日在蜂窝中发表的“染色质扭转力学和染色体扭转力学和拓扑异构酶活性的协同协调”。

在DNA复制期间 - 作为克利蛋白分裂，向前移动并向前移动 - DNA也必须围绕螺旋轴扭转。这使DNA放在大量扭转应力下，然后导致DNA中的额外扭曲。

问题：额外的扭曲在哪里？如果额外的扭曲只在换液的前面，那么两个女儿DNA分子不会被纠结，所以他们可以分开。但是，如果额外的扭曲进入额外的额外，那么两个女儿DNA分子会被纠结并且无法分开。这将为细胞锁定期间染色体隔离产生一个主要问题，这可能导致DNA损伤并导致细胞死亡或癌症。

研究人员发现，扭曲单染色质纤维比双纤维更容易。这意味着额外的扭曲将优先进入前部，从而最小化两个女儿DNA分子的交织。

“虽然染色质通常被认为是复制的障碍，”王说：“我们的结果表明，染色质还简化了复制拓扑，从而促进了复制动态。我们觉得这是相当显着的。“

在一个单独的实验中，研究人员发现，一种解开DNA（Topoisomerase II）强烈更喜欢前方的单染色质纤维的酶。染色质力学和拓扑异构酶活性似乎以协同的方式协调，以减少女儿链交织。

为了了解染色质如何机械地行为，研究人员必须创造新的处理方式。由于任务的复杂性，以前没有尝试创建编织染色质纤维的衬底。王和她的团队使用了她的小组以前开发的角度光学陷阱工具，以及其他方法以及与单一和编织的染色质纤维基材一起创造和工作，使它们能够检查它们的扭转机械性能。

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参考：“染色质扭转力学和拓扑异构酶和拓扑异构酶活性的协同协调”由Tung T.Se，Xiang Gao，Seong Ha Park，Jaeyoon Lee，James T. Inman，Joyce H. Lee，Jessica L. Killian，Ryan P. Badman，James M. Berger和Michelle D. Wang，2019年10月17日，Cell.Doi：
10.1016 / J.Cell.2019.09.034.

论文共同作者包括从原子和固态物理实验室的董乐，湘高和杰西卡杀戮的博士后员工;研究专家詹姆斯inman;研究生Seong Ha Park，Jaeyoon Lee和Ryan Badman;和Johns Hopkins大学医学院的Joyce Lee和James Berger。