分子生物学教授David Gilbert
数十年来，科学家一直在探究一个谜题：关键的细胞过程是如何被调节的？这对未来的遗传学研究意味着什么？12月27日，美国佛罗里达州立大学的分子生物学教授David Gilbert和博士生Jiao Sima在《细胞》杂志上发表了一篇论文，指出DNA分子上有一些特定的位点控制着DNA及其相关物质的复制。
在细胞中，DNA及其相关物质以一定的间隔进行复制，这一过程对所有生物都是必不可少的。DNA复制是在20世纪50年代末被发现的，但科学家至今一直未能准确理解这一过程是如何被调控的。“这真的是个谜题，复制似乎对所有干扰都有弹性。我们已经详细描述了DNA的复制，发现它会在不同的细胞类型中发生变化，在疾病中被破坏。但到目前为止，我们还无法找到最终的部分：控制复制的元件或DNA序列。”Gilbert说。
为了更好地解释复制过程是如何进行的，Sima和Gilbert对DNA分子进行了近100次基因突变。最终他们想到了一个好方法：用最高的三维分辨率检测DNA的一个片段，发现DNA分子上的三个序列会发生频繁接触。然后他们使用CRISPR（一种基因编辑技术），同时敲除这三个区域。结果发现这三个元件是DNA复制的关键。Gilbert说：“敲除这些序列使DNA片段从开始到结束的复制时间都发生了变化。这令我们非常吃惊。”
除了对复制时间的影响，这三个元件的敲除还导致DNA分子的三维结构发生了巨大的变化。Sima说：“我们首次确定了基因组中调控染色质结构和复制时间的特定DNA序列。这些结果反映了DNA如何在细胞内折叠，以及这些折叠模式如何影响遗传物质的功能。”
进一步了解DNA复制的调控方式，开辟了遗传学研究的新途径。复制时间的改变，可以完全改变细胞遗传信息的解释方式。这可能成为科学家处理由DNA复制时间紊乱引起的复杂疾病的关键信息。Gilbert说：“如果在不同的地点和时间复制，可能会组装出完全不同的结构。细胞在不同的时间有不同的物质可用，改变复制发生的时间会进一步改变遗传信息的包装。”
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编译：花花
审稿：三水
责编：张梦
期刊来源：《细胞》
期刊编号：0092-8674
原文链接：
https://phys.org/news/2018-12-unravel-mystery-dna-replicates.html
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