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我们体内的每一个细胞不断分裂形成新的细胞。这件事发生的时候我们甚至都没想过。然而,每一次细胞分裂,一个复杂的过程必须展开正确的方式,我们的细胞,以避免疾病和死亡。

在这个过程中最基本的步骤是DNA复制,其中一个母细胞中的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,才能组装两条新的、相同的DNA串。

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哥本哈根大学的研究人员发现,MCM蛋白如何确保DNA复制以正确的速度进行,从而避免不必要的分子碰撞,从而损害它们的基因组。

更重要的是,新的发现解释了母系细胞如何设法指使女儿在生理范围内保持DNA复制的速度。简单地说,新发现发现了如何在细胞记忆中保存生命延续所需的基本技能。

诺和诺德蛋白质研究中心(Novo Nordisk Foundation Center For Protein Research)博士生哈娜·塞德拉科娃(Hana Sedlackova)说:“我们的细胞里有相当多的MCM蛋白。我们可以在显微镜上看到它们,但几十年来,科学家们一直不知道它们到底在做什么。从进化论的角度来看,仅仅作为后盾,保持大量的蛋白质过剩是没有意义的,没有其他重要的功能。我们现在已经解决了这个”MCM悖论“问题。我们发现,我们细胞中的许多MCM蛋白实际上都有一个特定的功能。

利用癌症弱点

为了用类比的方法来解释这个新发现,研究人员发现,年轻的MCM蛋白的过量被细胞用来减缓DNA复制的速度,在他们的兄弟姐妹前面添加“速度颠簸”,从而“驱动”DNA复制引擎。虽然放慢这一过程似乎不切实际,但身体有很好的理由这么做。

“这些新结果表明,大多数MCM蛋白的工作方式有点像繁忙街道上的速度颠簸。如果它们不在那里,交通会太快,事故也很容易发生。我们的研究表明,在细胞中也会发生同样的事情:如果新生的MCM蛋白不能被其他细胞传递给他们的女儿,DNA复制的速度太快,这对细胞来说可能是致命的。就像汽车一样,DNA复制引擎在速度太快时就失去了机动性,”诺和诺德基金会蛋白质研究中心(Novo Nordisk Foundation Center For Protein Research)执行主任伊里·卢卡斯(Jiri Lukas)教授解释道。

研究人员认为,他们的发现可能有助于发掘癌细胞的弱点。

“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)来保护它们,并将它们护送到DNA中,在那里它们是有用的。”没有这种保护,就不可能形成阻碍DNA复制的分子障碍。虽然正常细胞中的DNA可以被看作是一条允许合理速度的好的新公路,但是癌细胞中的DNA被“坑坑洼洼”所包围,每一辆快速汽车(或复制DNA的分子马达)都必然会发生碰撞。根据我们的新发现,我们目前正在测试一种想法,即从药物上去除MCMBP的基因,以及由此产生的快速DNA复制,可以被正常细胞所容忍,但对癌细胞是致命的“,伊日·卢卡斯说。

研究人员利用CRISPR-Cas9和HaloTag等各种高科技设备,成功地绘制了这些蛋白质的图谱,并找到了它们的功能。利用4D成像技术,他们可以标记原始的MCM蛋白,观察他们是如何在母细胞中出生的,他们的女儿是如何遗传的,以及在没有MCMBP的情况下,他们的功能是如何改变的,MCMBP是“MCM保姆”。