研究人员揭示了端粒t环的保护特性

这项发表在《自然》(Nature)杂志上的研究显示，端粒末端的“t环”的绕紧和松开如何保护染色体免于DNA损伤。该研究还揭示了这一过程是如何被调控的。

维持线性染色体的一个重大挑战是必须防止DNA末端被检测出DNA损伤。这个问题用端粒可以解决，端粒是非编码的DNA的特殊结构，可以保护染色体的末端。端粒被认为是保护染色体末端的一种方式，是采用一种类似套索的t-环结构，它的作用是将DNA末端埋入端粒中并覆盖它，使染色体末端不会被检测为DNA损伤。这些环是由染色体末端的端粒折叠形成的，可以绕紧或解开。

“虽然端粒在保护DNA和让细胞分裂方面发挥着重要作用，但关于t环的疑团，包括其功能和重要性的不确定性一直存在。”这是我们想通过这项研究解决的问题，”论文作者、Crick研究所，DNA双链断裂修复代谢实验室的博士后Panagiotis Kotsantis说。

这项研究发现了在细胞周期中正确的阶段缠绕和解开这些t环的重要性。

如果DNA复制发生时，t-环仍然处于缠紧的状态，这就产生了一个问题，因为进行中的复制叉与t-环碰撞，会触发端粒的毁灭性的磨损和染色体末端的损伤。

另一方面，通过控制端粒，使得在细胞周期的所有阶段，t环都不合时宜地散开。这样的话，研究人员发现，染色体的末端被暴露出来，并被检测出DNA损伤。这是首次表明t环对保护染色体的末端很重要。

“确保这些环在DNA复制过程中解开，然后在细胞周期的其他阶段重新绕紧，这是防止染色体受损的关键。”这是一个非常复杂的过程，如果出现问题，可能会对细胞产生毁灭性的后果。”论文作者、Crick研究所，DNA双链断裂修复代谢实验室的组长Simon Boulton解释道。

图片来自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1744-8

研究人员还发现了控制这些t环绕紧和解开的机制。他们发现，当t环附近的一种被称为TFR2的端粒结合蛋白经历一种被称为去磷酸化的化学变化时，它会吸引另一种叫做RTEL1的蛋白质。被t环吸引后，第二种蛋白质可以解开t环。研究还表明，这个过程反过来也同样成立，所以当TFR2被磷酸化时，它排斥RTEL1，从而阻止t环在细胞周期中的复制期外被解开。

“我们的下一步将是研究端粒和t环在干细胞中的作用，因为它们的保护机制不同，这意味着如果可以阻止这些环奇怪地形成，染色体就不会融合——这其中肯定还有其他因素在起作用，”Simon进一步解释说。