2020年10月22日    出处：https://www.sciencedaily.com

来源：哥本哈根大学健康与医学系（University of Copenhagen The Faculty of Health and Medical Sciences）

我们身体的每个细胞都在不断分裂形成新的细胞。这是我们想都没想就发生的。然而，每当细胞分裂时，一个复杂的过程必须以正确的方式展开，以使我们的细胞避免疾病和死亡。

这个过程中最关键的一步是DNA复制，一个母细胞中的DNA被复制到它的两个子细胞中。在这里，许多分子必须一起工作，才能组装两个新的、相同的DNA串。

哥本哈根大学的研究人员在《自然》杂志上写道，他们发现了多芯片模块蛋白质如何确保DNA复制以正确的速度进行，从而避免不必要的分子碰撞，这可能会损害他们的基因组。

更重要的是，新的发现解释了母细胞是如何指导女儿在生理限制内保持DNA复制的速度的。简而言之，新的发现发现了生命延续所需的基本技能是如何保存在细胞记忆中的。

我们的细胞内有相当多的这种多芯片模块蛋白质。我们可以在显微镜下看到它们，但是几十年来，科学家们不知道它们中的绝大多数实际上在做什么。从进化的角度来看，保持大量过剩的蛋白质只是作为备份，没有其他重要功能是没有意义的。“我们现在已经解决了这个“多芯片组件悖论”，发现我们细胞中的所有多芯片组件蛋白实际上都有一个确定的功能，”第一作者、诺和诺德基金会蛋白质研究中心的博士生汉娜·塞德莱克娃说。

利用癌症的弱点

为了通过类比来解释这一新发现，研究人员发现，细胞利用过量的年轻MCM蛋白，通过在年长的兄弟姐妹之前添加“减速带”来减缓DNA复制，从而“驱动”DNA复制引擎。虽然减缓这一过程似乎不切实际，但身体有很好的理由这样做。

这些新的结果表明，大多数多芯片组件蛋白质的工作有点像繁忙街道上的减速带。如果他们不在那里，交通会走得太快，很容易发生事故。我们的研究表明，同样的事情发生在细胞中：如果新生的MCM蛋白不能被其他细胞传递给它们的女儿，DNA复制太快，这对细胞可能是致命的。“就像汽车一样，DNA复制引擎在速度过快时会失去机动性，”诺和诺德基金会蛋白质研究中心执行主任吉里·卢卡斯教授解释道。

研究人员表示，他们的发现可能有助于利用癌细胞的弱点。

“在我们的工作中，我们还发现年轻的MCM蛋白需要一个‘分子保姆’(一种叫做MCMBP的蛋白质)，它保护它们并护送它们到DNA上，在那里它们可能是有用的。没有这种保护，就不可能制造出减缓DNA复制的分子路障。虽然正常细胞中的DNA可以被视为一条新的高速公路，可以实现相当快的速度，但癌细胞中的DNA却被“坑坑洼洼”弄得千疮百孔，每辆快速行驶的汽车(或复制DNA的分子马达)都注定要撞车。Jiri Lukas说：“根据我们的新发现，我们目前正在测试这样一种观点，即MCMBP的药理学去除的遗传性，以及由此产生的高速DNA复制，可以被正常细胞耐受，但对癌细胞是致命的。”

研究人员利用各种高科技设备，如CRISPR-Cas9和HaloTag，成功地绘制了蛋白质的图谱并找到了它们的功能。使用4D成像，他们能够标记天然的MCM蛋白，观察它们是如何在母细胞中出生的，它们是如何被女儿遗传的，以及在没有MCMB BP“MCM保姆”的情况下它们的功能是如何变化的。

这项研究由丹麦癌症协会和诺和诺德基金会资助。

参考文献：

Hana Sedlackova, Maj-Britt Rask, Rajat Gupta, Chunaram Choudhary, Kumar Somyajit, Jiri Lukas. Equilibrium between nascent and parental MCM proteins protects replicating genomes. Nature, 2020; DOI: 10.1038/s41586-020-2842-3