新闻资讯 · 2022年 9月 19日

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“长寿开关”端粒新结构发现

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细胞、染色体和端粒。图片来源:Fien Leeflang/莱顿大学

科技日报记者 张梦然

在物理学和微型磁铁的帮助下,研究人员发现了一种端粒DNA的新结构。端粒被视为长寿的关键,它们保护基因免受损害,但每次细胞分裂时都会变短一些。如果它们变得太短,细胞就会死亡。而今的新发现将有助于了解衰老和疾病。研究结果近日发表在《自然》杂志上。

在人体的每个细胞中,都有携带决定人体特征的基因的染色体。这些染色体的末端是端粒,可保护染色体免受损伤,它们有点像鞋带末端的塑料头。

端粒之间的DNA有两米长,因此必须将其折叠以适合细胞。这是通过将DNA包裹在蛋白质上来实现的,DNA和蛋白质一起被称为核小体,它们排列成类似于一串珠子的东西。

这串珠子还会进行更多的折叠。它如何做到这一点取决于核小体之间的DNA长度,即串上的珠子。折叠后出现的两种结构是已知的。一种结构是两个相邻的珠子黏在一起,游离的DNA挂在它们之间。但如果珠子之间的DNA片段较短,则相邻的珠子不会黏在一起,两个堆叠并排形成第二种结构。

结合电子显微镜和分子力光谱法,荷兰莱顿物理研究所研究人员发现了另一种端粒结构。在这里,核小体靠得更近,因此珠子之间不再有任何游离DNA。这最终会产生一个大的DNA螺旋。

分子力光谱法将DNA的一端附着在载玻片上,而另一端则粘着一个微小的磁球。然后在这个球上方的一组强磁铁将“珍珠串”拉开。通过测量将珠子一个个拉开所需的力,就可了解更多关于“绳子”如何折叠的信息。

研究人员表示,如果知道分子的结构,就可更深入地了解基因是如何打开和关闭的,以及细胞中的酶如何处理端粒,如它们是如何修复和复制DNA的。新的端粒结构的发现将提高人们对身体组成部分的理解,而这最终将帮助人们研究衰老和癌症等疾病,并开发抗击它们的药物。