来源：科技日报
【塑造着丝粒分布的“世纪之谜”解开】
- 科技日报北京8月2日电 （记者张梦然）自1800年代以来 ， 科学家们已经注意到细胞核中着丝粒的分布问题 。 着丝粒是一种特殊染色体区域 ， 对细胞分裂至关重要 ， 但其分布的决定机制和生物学意义仍悬而未决 。 日本东京大学团队最近提出了一种塑造着丝粒分布的两步调节机制 。 研究表明 ， 细胞核中的着丝粒结构在维持基因组完整性方面发挥着作用 。 研究成果发表在《自然·植物》上 。
在细胞分裂过程中 ， 一种称为着丝粒的特殊染色体结构域被拉到细胞的两端 。 细胞分裂完成并形成细胞核后 ， 着丝粒则分布在细胞核中 。 如果拉向两极的着丝粒分布保持不变 ， 则细胞核的着丝粒仅集中在细胞核的一侧 。 这种着丝粒的不均匀分布被称为瑞伯（Rabl）构型 ， 以19世纪细胞学家卡尔·瑞伯的名字命名 。 一些物种的细胞核反而呈现出分散分布的着丝粒 ， 这被称为非Rabl构型 。
研究人员表示 ， 几个世纪以来 ， Rabl或非Rabl构型的生物学功能和分子机制一直是个谜 ， 现在他们成功地揭示了构建非Rabl构型的分子机制 。
团队研究了植物拟南芥和一种已知具有非Rabl构型的标本 ， 其突变形式具有Rabl构型 。 他们发现 ， 称为凝聚素Ⅱ（CII）的蛋白质复合物和称为核骨架与子骨架（LINC）复合物连接子的蛋白质复合物会共同作用 ， 以确定细胞分裂过程中的着丝粒分布 。
随后 ， 团队分析了拟南芥及其Rabl结构突变体中的基因表达 ， 发现当施加DNA损伤压力时 ， 突变体的器官生长速度比正常植物慢 ， 这表明器官生长需要精确控制着丝粒空间排列以响应DNA损伤压力 ， 并且非Rabl和Rabl的生物体对DNA损伤压力的耐受性没有差异 。 这些发现将带来技术进一步发展 ， 以适当的空间排列方式在细胞核中人工排列DNA ， 从而使创造抗压力生物成为可能 ， 并通过改变DNA的空间排列而不是编辑其核苷酸序列来赋予新的特性和功能 。
【总编辑圈点】
着丝粒是连接一对姐妹染色单体的特化DNA序列 ， 主要被视为引导染色体行为的基因座 。 如文中所说 ， 着丝粒分布有两种构型 ， 但这些构型的生物功能和分子机制几个世纪以来一直是个谜 。 此时拟南芥又出场了 ， 它是进行遗传学研究的好材料 。 科研人员通过拟南芥发现了着丝粒分布的两步调控机制 ， 在探索其生物学意义后 ， 他们意识到DNA在细胞核中的适当空间排列对应激反应很重要 ， 或将引导开发出新的技术 ， 用新方法赋予生物体新功能 。
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