華人科學家解讀重塑DNA結構的雙面蛋白

　　微小染色體維持蛋白MCM(mini-chromosome maintenance)能夠維持DNA結構,維護基因組的穩定性，該蛋白還具有解螺旋酶活性，在DNA復制的起始和延伸過程中有重要作用。

　　日前，南加州大學的科學家們發現MCM也會通過改變DNA形態，給癌細胞助一臂之力，這種蛋白在癌細胞中的水平較高。該研究發表在Nucleic Acids Research雜志上，為了解MCM在癌細胞內的作用帶來了新的啟示。

　　讓我們閉上眼睛想象一下，先將橡皮筋的一頭固定住，然后扭轉橡皮筋的另一端，扭幾圈之后橡皮筋就會形成螺旋。如果我們再繼續扭轉，橡皮筋就會進一步形成超螺旋結構。同樣，DNA分子也會扭曲盤繞成為類似的“超螺旋”結構。

　　染色體DNA形成不同的超螺旋結構，可以控制一些重要的生理過程，啟動或關閉一些基因，同時上調或下調其他基因。這項研究指出，細胞中MCM過多會引起特定基因過表達，同時使一些重要基因的表達下調或關閉，導致細胞生長失去控制而成為癌細胞。

　　染色體DNA結構非常重要，它調控著細胞中的基因表達，從而影響著細胞的生理狀態。改變DNA拓撲結構是調節染色體DNA結構的一個有效途徑。“我們發現MCM能夠改變DNA的拓撲結構，這將幫助人們認識該蛋白在基因調控和癌癥中的全新作用，”文章的通訊作者，南加州大學的分子生物學教授陳小江(音譯Xiaojiang Chen)說。陳教授早年畢業于國內石河子大學，之后在美國加州大學Davis分校取得生化與分子生物學博士學位，在X射線晶體學方面獲得了多項研究成果。

　　陳教授及其團隊通過X射線和電鏡發現，MCM蛋白會形成一個較粗的中空絲狀管道，該管道的內壁具有帶強烈正電荷的螺旋通道，DNA鏈可以沿著這些內壁通道形成螺旋。

　　“這種結構非常獨特，”陳教授說。“一看就知道它必然具有特殊的功能。”事實也的確如此，由于DNA的磷酸基團使其帶負電，MCM蛋白所形成的正電螺旋通道會吸引DNA鏈并與之結合，使DNA的拓撲結構發生顯著改變。

　　研究人員指出，MCM蛋白異常與基因組不穩定性和癌癥有關。在基因組復制時，MCM復合物被招募到復制起點。不過在G1期和S期，MCM蛋白比復制起點的數量多，并且與復制起點以外的染色質區域有關。研究顯示，當DNA與MCM絲狀管內部的螺旋通道緊密結合時，DNA就會發生結構改變形成超螺旋。

　　研究人員將進一步深入解析，MCM所引起的DNA拓撲結構改變對癌細胞形成有何影響，并探討該蛋白在癌癥治療中的應用前景。