研究人员发现了一个新的特征，揭示了染色体自然末端如何有效防止有害后果的影响。
在一项新研究中，密歇根大学的科学家们探讨了DNA损伤识别机制，如何区分需要修复的有害DNA断裂与染色体的自然末端（称为端粒）。
“如果有可能，你会修复它；如果不能修复，细胞就会死亡。细胞不应无限制地分裂到DNA断裂。这在正常细胞中是一个良好的现象，”分子、细胞和发育生物学教授贾亚克里什南·南达库马尔（Jayakrishnan Nandakumar）表示。
“唯一的问题在于，从化学角度看，染色体中间的断裂与染色体的自然末端是相似的，但修复自然末端可能会导致灾难性后果，因为这会使我们的染色体相互连接。”
研究人员了解到，一种名为庇护蛋白的复合物覆盖在染色体末端，保护端粒免受DNA损伤反应的影响。尽管庇护蛋白在15到20年前就被生物学家定义，但其保护端粒的具体机制仍不完全清楚。
Nandakumar及其团队，包括资深科学家Valerie Tesmer，证明了一种名为POT1的庇护蛋白通过一个被称为“POT-hole”的空腔来隐藏染色体的自然末端，从而避免被ATR机制识别为DNA损伤。这项研究发表在《科学》杂志上。
Nandakumar表示：“我们将这个项目献给密歇根的道路，因为并非所有的坑洞都是坏事。”
尽管我们的染色体大多是双链的，但一条链的结束时间比另一条稍早。因此，进一步延伸的链形成了单链（ss）尾巴。双链区域与单链尾巴相交的地方称为端粒ds-ss连接。这意味着端粒DNA由三个部分组成：ds、ss和ds-ss连接段。ds-ss连接处的DNA末端被称为5'端。
ATR DNA损伤机制能够识别具有ds-ss连接和ss尾的DNA断裂。那么，是什么阻止ATR识别端粒的ds-ss连接和ss尾呢？虽然已知POT1保护端粒的ss尾，但端粒ds-ss连接的保护机制仍不明确。
研究人员使用一种称为X射线晶体学的方法，以3D方式可视化POT1蛋白与DNA 5'端在ds-ss连接处的结合。特别是，研究人员观察到5号染色体末端整齐锁定的空腔，防止ATR机制的进入。
Tesmer是发现POT1这种功能的研究者。她回顾了之前的研究，特别关注一篇关于神秘POT1 DNA结合位点的论文。Tesmer将这个DNA位点解读为端粒ds-ss连接点，最终确认POT1与端粒ds-ss连接点结合。
特斯默和她的合作者克里斯汀·布伦纳（Kristen Brenner）测试了POT-hole在防止DNA损伤反应中的重要性，他们在POT-hole中引入了阻止POT1与ds-ss连接结合的突变。这些突变使DNA损伤反应机制能够识别端粒，展示了在染色体末端保持完整POT-hole的重要性。
“我们发现，POT1与（端粒）ds-ss连接处的结合，拓宽了我们对人类POT1保护端粒的理解，”特斯默说。
在此过程中，研究人员还解决了另一个重要的生物学难题。小鼠有两个版本的POT1：POT1a和POT1b，但只有POT1a能够完全保护染色体末端。为什么POT1b无法替代POT1a？原因在于只有POT1a包含POT-hole并与ds-ss连接结合。
“我们的研究表明，即使是我们染色体的5'端也被一种蛋白质覆盖。这种蛋白质以前被认为会连接染色体的末端，但我们并不知道它在物理上限制了5'端，”南达库马尔说。“如果我们需要修改教科书，以展示我们染色体末端的样子，我们应该在5'端展示一个帽状结构，这个帽状结构就是POT1蛋白。”
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希望本篇文章《科学家揭示了保护染色体末端的‘保护结构’》能对你有所帮助！
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