脱氧核糖核酸复制
生命中某点 每一细胞都有复制能力要做到这一点,细胞需要两份遗传信息副本,一份分送每个女儿细胞程序的第一步被称为脱氧核糖核酸复制,它涉及使用现有版本模板对细胞脱氧核酸做完全相同的复制人体内每日发生数十亿次 精度高精度
单细胞中的脱氧核糖核酸由双线组成,组成成名双螺旋起步点是,这一结构需要不受扰动分离,然后每一片段可用作生成另一片段的模板结果,两个最终脱氧核糖核酸拷贝中各有一条新线和一条老线
这是一个高度复杂和规范过程,涉及多蛋白最重要的之一是一种被称为helicase的酶,它命令分治两种脱氧核糖核酸并产生新的双串脱氧核糖核酸奇怪的是,至今无人知道原因, 但DNA复制需要两种不同的聚合物, 即Polepsilon和Poldelta
机制长期吸引美国纽约洛克菲勒大学的Michael O'Donnell教授都从90年代开始, 当O'Donnell教授和他的团队最先展示圆形蛋白并覆盖脱氧核糖核酸时,发现它沿脱氧核糖核酸线滑动并同时将聚合物与脱氧核糖核酸并存后命名为“滑动夹片”。
爬虫作用拉链滑动器 产生两条单线
这些都是令人振奋的科学发现,但对复制过程仍有许多需要理解之处。特别兴趣研究者的一个方面是两端分离点多蛋白质堆积, 每一个都按自己的议程工作, 并怀着复制脱氧核糖核酸螺旋洛克菲勒大学团队热切解析每个组件并理解它们的局部功能
复制点活动阵列
多数O'Donnell教授早期工作是在细菌中完成的-包括滑动夹克发现-但他的团队现在将注意力转向eukaryiEukaryotes复杂生物从酵母到人不等,他们的DNA嵌入核心Eukaryotes不同于细菌(或prokaryotes),它们的DNA在细胞内自由运动
改变证明成功,团队率先净化并使用组成酵母复制机的各个组件历时漫长复杂过程,团队成功净化共35个单片蛋白质的复杂过程,组成所谓的爬虫类
蛋白质在复制叉子中起关键作用-双脱氧核糖核酸双片段成双单片段很容易想象复制过程像拉链开关 爬虫作用拉链滑动
模拟叉子的主要特征之一是偏差脱氧核糖核酸两端自始至终归并发,但仅可单向合成,这在复制时产生点交通阻塞两种新线以不同的时间生成,先行线和后行线反向显示
知道几乎不可能研究此复制叉维沃O'Donnell教授选择下一个最优条件:将所有成份加到测试管中,包括酶螺旋形和聚合酶,并提取双悬式脱氧核糖核酸
发现其中一种聚合物-即Pol Epsilon-并不喜欢单机并只附在单机出现时的脱氧核糖核酸上对比之下,其他聚合物(Pol alpha-primase)偏爱绑定滑动夹子,但只有当夹子拉近时才能绑定
O'Donnell教授证明,这与细菌系统形成鲜明对比,细菌系统使用同一种聚合酶复制DNA两端引出一个有趣的问题 为何复杂动物需要不同的策略
O'Donnell教授认为这是因为每一片需要聚合器特征大相径庭:与前台相联聚合器必须能够持续不中断反射线,而后端聚合器则面向短波复制并轻易断除模板
错误绘图
理解聚合物选择特殊线程给人留下深刻印象,但O'Donnell教授和他的团队想深入了解所有反射组件如何并发解决另一个谜题 团队开始逐片造反射片 并检查显微镜下结构这项工作是与密歇根范安德尔学院显微镜专家Huilin Li协作完成的。对O'Donnell教授团队来说,是时候再次创造历史这是第一次 resplicome被实战捕获
每一细胞需要复制能力人体内每日发生数十亿次 精度高精度
令他们大吃一惊的是,他们的图像并不像他们所期望的那样。事实上,结果与多年错误教科书图相匹配,人们以为反射者应该长什么样显示聚合物并不像大多数教科书绘画令我们相信的那样落后,但事实上一个位于螺旋体顶部,另一个置近下方酵母中,Pol三角洲向上拉伸,Polepsilon向底
而这不是唯一差错外壳置置方式 完全相反 假设到现在复制启动后 研究者知道有2个螺旋盒 向反移动组成2叉一直以来人们都相信 双螺旋从中心点向反向移动从显微镜图像中发现 事实并非如此Helicase不是面向向外,而是面向内,第一个障碍是交叉开始移动
O'Donnell教授提议这实际上是质量控制机制的一部分关键点是,Helicase无法交叉并开始复制同时仍然环绕双线脱氧核糖核酸进程只有在单线脱氧核糖核酸反侧时才能启动发生此事件后,两个Helicase可自由交叉并开始移动产生两个复制叉子,而不仅仅是一个叉子
挑战先入为主思想
如前所述,每个生物体需要复制自身遗传素的能力,而复制基因素是多种不同机制之一。奇怪的是,大多数过程所涉及的蛋白质在整个进化过程看似一致,蛋白质相似从简单生物类比,像细菌类比到复杂生物类比,像人类类比
复制则遵循不同的模式参与机制的先质与细菌和高生物不相似对O'Donnell教授来说,这意味着在进化后细菌和eukaryotes分解后在酵母中发现的反射两种系统虽然大相径庭,但保留了一些核心元素:包括双片和双片聚合器和滑动夹
可这就是相似点结束重大差分包括树枝交换:在细菌中,静脉顶部复制领先线,而在eukaryotes中,领先线位于螺旋底部出自螺旋形基本差:细菌类型偏向延时线,而它们的eukaryaty对应方则选择领先线
背后原因交换 仍是一个谜未来还有许多问题需要解答 远未解答 O'Donnell教授
个人响应
团队发现聚合物和Helicase背后的一些诱人机制-下一个目标是什么?
O'Donnell团队发现滑动夹克、聚合物和螺旋下一个目标为理解反射机与脱氧核糖核酸修复过程的交接方式, 其中许多过程根治癌症归根结底团队想理解二新脱氧核糖核酸切片(由反射机制作)是如何运进二新女儿细胞的,