华人科学家解读重塑DNA结构的双面蛋白
微小染色体维持蛋白MCM(mini-chromosome maintenance)能够维持DNA结构,维护基因组的稳定性，该蛋白还具有解螺旋酶活性，在DNA复制的起始和延伸过程中有重要作用。
日前，南加州大学的科学家们发现MCM也会通过改变DNA形态，给癌细胞助一臂之力，这种蛋白在癌细胞中的水平较高。该研究发表在Nucleic Acids Research杂志上，为了解MCM在癌细胞内的作用带来了新的启示。
让我们闭上眼睛想象一下，先将橡皮筋的一头固定住，然后扭转橡皮筋的另一端，扭几圈之后橡皮筋就会形成螺旋。如果我们再继续扭转，橡皮筋就会进一步形成超螺旋结构。同样，DNA分子也会扭曲盘绕成为类似的“超螺旋”结构。
染色体DNA形成不同的超螺旋结构，可以控制一些重要的生理过程，启动或关闭一些基因，同时上调或下调其他基因。这项研究指出，细胞中MCM过多会引起特定基因过表达，同时使一些重要基因的表达下调或关闭，导致细胞生长失去控制而成为癌细胞。
染色体DNA结构非常重要，它调控着细胞中的基因表达，从而影响着细胞的生理状态。改变DNA拓扑结构是调节染色体DNA结构的一个有效途径。“我们发现MCM能够改变DNA的拓扑结构，这将帮助人们认识该蛋白在基因调控和癌症中的全新作用，”文章的通讯作者，南加州大学的分子生物学教授陈小江(音译Xiaojiang Chen)说。陈教授早年毕业于国内石河子大学，之后在美国加州大学Davis分校取得生化与分子生物学博士学位，在X射线晶体学方面获得了多项研究成果。
陈教授及其团队通过X射线和电镜发现，MCM蛋白会形成一个较粗的中空丝状管道，该管道的内壁具有带强烈正电荷的螺旋通道，DNA链可以沿着这些内壁通道形成螺旋。
“这种结构非常独特，”陈教授说。“一看就知道它必然具有特殊的功能。”事实也的确如此，由于DNA的磷酸基团使其带负电，MCM蛋白所形成的正电螺旋通道会吸引DNA链并与之结合，使DNA的拓扑结构发生显著改变。
研究人员指出，MCM蛋白异常与基因组不稳定性和癌症有关。在基因组复制时，MCM复合物被招募到复制起点。不过在G1期和S期，MCM蛋白比复制起点的数量多，并且与复制起点以外的染色质区域有关。研究显示，当DNA与MCM丝状管内部的螺旋通道紧密结合时，DNA就会发生结构改变形成超螺旋。
研究人员将进一步深入解析，MCM所引起的DNA拓扑结构改变对癌细胞形成有何影响，并探讨该蛋白在癌症治疗中的应用前景。
-
科技前沿
