DNA的三维模型。
过去的60年里，科学家们已经能够观察到基因信息是如何及何时被复制的，并由此确定了“复制时序程序”的存在，正是它控制着DNA片段复制的时间和顺序。然而，科学家仍然无法解释，为什么会存在这种特定的时间序列。在4月23日发表在《科学》杂志上的一项研究中，David Gilbert博士和他的团队回答了这个有着60年历史的问题。
“为什么细胞会在意复制DNA的顺序呢？”Gilbert博士说，“我们的假设是，不仅仅是DNA，所有读取DNA的调控分子也会复制。”他进一步提出假设表示，复制的时间程序和进程的背后可能存在某种目的，因为“自然不会浪费这个控制DNA读取方式的机会”。
“复制时间为细胞提供了一个理想的时机，它可以选择在此时维持所有的调节因子不变，继续对DNA中的信息进行相同的功能解释，或是改变它们，从而激发新的功能。”在过去的13年里，Gilbert博士和他的团队证明了每种细胞都有一个独特的复制时序程序，而且患病细胞的程序会发生明显的改变。在这项研究中，他们研究了复制时序程序如何利用调控因子来影响DNA的打包。
去除调节DNA复制的RIF1蛋白后，他们发现，复制时序程序会严重受损，有时甚至完全消失。此时，不同细胞中的所有染色体片段都会在不同的时间进行复制。在没有RIF1的情况下，如果细胞不能复制DNA，它们的调控因子会维持正常。然而，一旦DNA开始复制，与DNA相关的调节分子就会错误地合并，并随着每一轮DNA复制而恶化。最终，染色体的三维折叠也被改变了。
Gilbert博士认为，当调节因子因复制时序程序的改变而被破坏时，这些细胞就可能不再执行其正常功能（或者可能执行一些不适当的功能），也将进而对人体健康产生巨大的负面影响。
“我们和其他研究者的研究已经表明，很多疾病患者的复制时序程序发生了改变。”Gilbert博士说，“我们的实验室最近证实，时序程序某种特定类型的改变，在统计学意义上与小儿白血病以及早衰的不良预后有关。”
因此，复制时序程序为我们鉴定疾病状态提供了一种新的分子途径和生物标记物。这可能有助于一些病人的早期诊断。Gilbert博士的工作已经回答了一个重要的问题，但他并不打算就此止步。“我们认为调控因子不仅是一个细胞保持其身份的必要条件，还可能是细胞转变为其他细胞类型的关键。”
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编译：橘子
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：https://phys.org/news/2021-04-sixty-year-old-dna-replication-sequence.html
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