评估距离的蛋白质

ISWI家族的蛋白质(Imitation Switch，或核小体重塑马达)具有特殊性质：尽管没有感官器官，但仍然能够评估DNA链的长度。刚刚在SISSA，MAX普朗克研究所和NIH开展的“统计力学：理论与实验期刊”上发表的一项研究发现了它的工作原理。

将染色体描绘成一串珠子。珠子实际上被称为核小体，由构成染色体本身的DNA链形成，紧紧缠绕在蛋白质周围，称为组蛋白，有点像线轴。核小体通过相同DNA链的不同长度的区段彼此连接。通过称为“重塑马达”的特殊蛋白质的作用，“珠子”可以沿着链移动，靠近组合或分开。一种类型的这些马达将核小体等距地排列在“珠串”上。为了知道核小体的移动位置，电机需要评估连接它们的节段的长度。这就是问题出现的地方：单个分子如何“感知”一段DNA的存在时间?

来自的里雅斯特国际高等研究学院(SISSA)的研究科学家Ana Maria Florescu和来自美国国立卫生研究院(NIH)的Kuni Iwasa通过理论研究回答了这个问题。当Florescu和Iwasa开始他们的研究工作时，他们都在德累斯顿马克斯普朗克复杂系统物理研究所工作。“这确实是一个'感官'问题，但我们不要忘记我们正在处理蛋白质复合物，它们没有感官器官”，Florescu解释道。

Florescu和Iwasa受到之前实验结果的启发，他们构建了一个系统模型(核小体，股线和重塑电机，浸没在流体环境中)。

“我们在计算中观察到的是，一个核小体与下一个核小体之间的DNA片段越长，电机与它结合的时间就越短”。实际上，浸入流体中的股线倾向于随机波动，其运动的幅度和速度取决于段的长度。在实践中，片段越短，振荡越快：“在这种情况下，分子在捕获片段时会遇到更多麻烦，并且在它与之结合之前无法执行其动作”。因此，电机绑定到段所花费的时间是段本身长度的指示。

解开链以使DNA发挥作用

DNA的最终功能是蛋白质合成，这一过程始于基因转录的第一个关键步骤：基因中包含的代码片段被复制以用作构建新蛋白质的基质。为此，需要能够获得构成DNA链的氮碱基。当它们紧密堆积在组蛋白周围时，它们无法使用。重塑电机的重新排列对于释放它们至关重要。

“DNA是紧密包装的，因为否则它不适合细胞核内部，因为如果我们考虑完整的人类基因组，我们总共谈论超过两米的链。但是，这样做的缺点是必须解开它每次需要时，由重塑马达执行的任务使染色质链可以进入，从而可以进行转录过程“Florescu解释说。

因此，很容易理解这些重塑分子对身体健康的重要性：机制的分解阻止转录，从而阻止蛋白质合成。事实上，“一些研究已将某些类型的癌症与重塑电机缺乏或有限存在联系起来”，Florescu总结道。