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来自法国居里理工学院（Institute Curie，生物通注）核动力学与基因组可塑性（Genome Plasticity）实验室，丹麦癌症协会（Danish Cancer Society，生物通注）的研究人员解开了一个DNA复制方面的重要谜团：DNA解链过程中组蛋白会发生什么？这项发现识别出了一种能在DNA复制过程中帮助组蛋白在DNA母链和子链中穿梭的复合物，这对于深入研究DNA复制来说意义重大。这一研究成果公布在12月21日的《Science》杂志上。
生物通报道：来自法国居里理工学院（Institute Curie，生物通注）核动力学与基因组可塑性（Genome Plasticity）实验室，丹麦癌症协会（Danish Cancer Society，生物通注）的研究人员解开了一个DNA复制方面的重要谜团：DNA解链过程中组蛋白会发生什么？这项发现识别出了一种能在DNA复制过程中帮助组蛋白在DNA母链和子链中穿梭的复合物，这对于深入研究DNA复制来说意义重大。这一研究成果公布在12月21日的《Science》杂志上。
真核生物复制与原核生物复制不同，其中要涉及核小体，因此DNA进行了半保留复制，即在真核生物的复制子上，亲代染色体的核小体被逐个打开，组蛋白以完整的八聚体形式直接转移到子代DNA的前导链上，新合成的组蛋白与后滞链组装成核小体。因此，DNA的复制是半保留的，而组蛋白则是全保留的。这些主要是通过环己酮亚胺抑制组蛋白合成，电子显微镜下观察进行实验证据的。
然而随着研究的深入，科学家们发现实际上并非如此。组蛋白怎样和DNA结合立即产生核小体是一个多年来令人迷惑的问题。组蛋白是预先形成的一个八聚体围绕在DNA的周围，还是一个H32·H42四聚体作为一个核与DNA先结合，然后再加入H2A·H2B二聚体呢？由于受到装配颗粒沉淀的限制，在体外的自我装配是一个很慢的过程，要想知道可模仿的生理条件是很困难的。
在这项研究中，研究人员分离出了一个复合物，其中包含了组蛋白伴侣蛋白：Asf1和解旋酶Mcm（微小染色体维持蛋白MCM，不但在DNA的复制起始中有重要作用，而且在基因转录、染色质重建和保持基因的稳定性方面有额外的重要功能，生物通注），在复制叉上Asf1与Mcm相互作用，从而不但补充组蛋白，而且也从DNA母链上接受组蛋白。
文章作者，居里研究院的Genevieve Almouzni表示，“这第一次给予了我们了解亲代组蛋白传递过程中的传送机制的机会”。
科罗拉多大学健康科学中心的Jessica Tyler多年以前就证明组蛋白伴侣蛋白Asf1能在新复制的DNA上补充组蛋白，而最近的这一研究中，Almouzni和她的同事发现Asf1不仅能补充组蛋白，而且也能从DNA母链上接受组蛋白。
来自波士顿学院的Anthony Annunziato表示，Asf1只能结合在组蛋白二聚体上，因此Almouzni的发现说明DNA复制过程中的一种模式——复制叉上组蛋白四聚体会分裂成二聚体，“问题是，如何组装成一个新的核小体”，两个二聚体是都来自父本，或者都是新合成的？还是一个来自于父本，一个是新的？在这些研究中，这一问题还未得到解答。
目前Almouzni表示十分感兴趣系统中DNA复制过程，并且希望追踪组蛋白穿梭过程的生化机制，“我们建立了一个简单的模式，还有许多元件需要添加进去。”
（生物通：张迪）
原文摘要：
Science 21 December 2007:
Vol. 318. no. 5858, pp. 1928 - 1931 DOI: 10.1126/science.1148992
Regulation of Replication Fork Progression Through Histone Supply and Demand
『Abstract』
附：
核小体的全保留复制
真核的染色体和原核不同，还要涉及核小体，DNA进行了半保留复制，那么它又怎样和组蛋白结合形成子染色体，现在要面临以下几个问题。
在不久之前人们都认为核小体是全保留复制的，实际上却并非如此。在复制时亲代DNA链必定要分离，至少30nm的纤丝的结构必然要破坏掉，甚至10nm 的纤丝也不能保全。人们都很想知道染色质的结构破坏到什么程度。这种染色质结构有什么可观察到的差别呢？复制的过程是短暂的，这给分析复制区的结构带来了很大的困难。复制叉的结构是很特殊的。它对微球菌核酸酶具有抗性，可被降解成大小不同的带，形成核小体DNA。此提示在DNA复制中有大的蛋白复合体与之结合。复制后核小体或多或少要立即重建。
染色质的复制并不因为组蛋白的游离而拖延合成的时间。一旦DNA被复制核小体便立即在两条子链上迅速形成。我们通过电镜照片就可以了解这一点。
组蛋白怎样和DNA结合立即产生核小体这是一个多年来令人迷惑的问题。组蛋白是预先形成的一个八聚体围绕在DNA的周围，还是一个H32·H42四聚体作为一个核与DNA先结合，然后再加入H2A·H2B二聚体呢？受到装配颗粒沉淀的限制，在体外的自我装配是一个很慢的过程。要想知道可模仿的生理条件是很困难的。在体外装配核小体有两条途径。
附属蛋白涉及到帮助组蛋白和DNA结合。在非洲爪蟾的卵中发现了这种蛋白的候选者。爪蟾卵的抽提物能介导组蛋白和外源DNA装配成核小体。此卵内含有两种蛋白可结合组蛋白。核质蛋白（nucleoplasmin）结合H2A和H2B，N1蛋白结合H3和H4。这两种蛋白的抗体可以抑制抽提液在体外组装核小体。这些附属蛋白的功能是什么呢？他们可能起到一种“分子伴侣”的作用。它们以一种可调控的方式将单个的组蛋白或它们的复合体（H3·H4）或H2A·H2B)与DNA结合。这可能是必然的，因为组蛋白是碱性蛋白，它们对DNA有很高的亲和性。而核质蛋白和N1是酸性蛋白，它们和靶组蛋白结合减少了负电荷。这种相互作用使组蛋白可以形成核小体而无需成为另一种动力学中间体。
在体外产生核小体的尝试开始是将游离DNA和组蛋白进行组装，但核小体在体内形成时仅仅在DNA复制的时候。人们用人类细胞的抽提物建立了一种模仿系统，使SV40 DNA复制并装配产生染色质。这个装配反应优先发生在复制的DNA上。这需要一种辅助因子，CAF-1，它含有五个以上的亚基，总分子量238KD。CAF-1的作用是化学剂量性的。其功能是和新合成的H3，H4结合，它储存在复制叉上，形成的核小体很快地延伸到200bp，虽然它们其中不含H1组蛋白，表明没有H1的存在也能留下适当的间隔。
当染色质复制时，一段经复制的DNA已和核小体结合了，产生两条子链。在复制区核小体是怎样预先存在的呢？是组蛋白八聚体解离成游离的组蛋白还是保持装配的状态呢？完整的八聚体通过组蛋白的交联是可以被检测出的。在复制前将细胞放在含有重标记氨基酸中培养生长，以此鉴别原来的组蛋白。复制时放在轻标记氨基酸的条件下进行。此时组蛋白被交联并经密度梯度离心。若老的八聚体是全保留的话，那么此时它们应在高密度位置，而新合成的八聚体应当在低密度位置，但如果老的八聚体将是呈中等密度的。实验结果在高密度仅有少量的物质，表明组蛋白八聚体的复制不是全保留的。
核小体八聚体解聚和重新装配的模式还不十分清楚，有可能完全解离成组蛋白组分。一种可能是八聚体丢失了一个或两个H2A·H2B二聚体，它们被新合成的或老的所取代，在这种情况下H32·H42四聚体是保守的。有可能在转录时相似的情况就发生了，此H32·H42四聚体在复制时可能具有与单链结合的能力，这可能增加了它保留在前导链上的可能性。这就意味着至少有的组蛋白是在DNA上组装的。
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