控制染色体 异染色质的新作用

尽管许多人都知道染色体损伤和缩短有助于衰老过程，但了解染色体缺陷的发生方式不仅仅是找到一种方法来扭转时钟。染色体结构的巨大变化(称为染色体重排)可导致细胞死亡或遗传性疾病，如癌症。异染色质是一种更密集的染色质卷曲形式，染色质的质量和形成染色体的蛋白质。称为着丝粒的染色体的独特区域对于细胞分裂期间染色体的正确分离是至关重要的。虽然研究人员早就知道着丝粒由异染色质组成，但为什么着丝粒如此紧密，以及这有助于稳定该区域仍然难以捉摸 - 直到现在。

在最近发表在“ 通信生物学”杂志上的一篇论文中，由大阪大学领导的研究小组发现了异染色质在维持染色体完整性方面的作用。

着丝粒区含有大量短的重复DNA序列。这些重复使得着丝粒特别易于破裂和重排，通常导致染色体的一个整个臂丢失而另一个臂被复制，形成称为染色体的结构。但来自大阪大学的研究小组发现，异染色质组蛋白H3赖氨酸9(H3K9)甲基化的特异性特征可抑制由着丝粒重复引起的染色体重排。

“在模式生物裂殖酵母中，负责H3K9甲基化的蛋白质Clr4的缺失导致了染色体形成的增加，其中断点位于着丝粒重复序列中，”主要作者Akiko Okita表示，甲基化有助于防止重排。

然而，进一步调查显示该机制比最初想象的更复杂。

异染色质沉默RNA聚合酶II的作用，RNA聚合酶II是一种负责将DNA复制到RNA转录本中的酶。出乎意料的是，RNA转录的完全沉默似乎不是抑制染色体重排的必要条件。如果RNA聚合酶II沿着已经复制的DNA序列回溯，则需要转录因子Tfs1 / TFIIS来重新启动RNA聚合酶II。有趣的是，研究人员发现Tfs1 / TFIIS的缺失足以绕过Clr4抑制染色体重排的必要性，并且RNA转录水平在很大程度上不受Tfs1 / TFIIS缺失的影响。

“结果显示抑制着丝粒重复的Tfs1 / TFIIS依赖性'持续'转录是异染色质在抑制染色体重排中的关键作用，”相应的作者Takuro Nakagawa解释说。基本上，异染色质阻止重复被复制并用于形成总染色体重排。

“我们预测，我们的研究结果将有助于开发通过操纵染色质状态而不是通过改变DNA序列来确保基因组完整性的方法，”Nakagawa博士说。“这将是一个巨大的成就，因为抑制染色体重排的能力是预防染色体不稳定引起的疾病的必要条件。”