相同目的的不同手段：秀丽隐杆线虫如何保护其染色体

密歇根大学的研究人员发现，生物学研究中常用的蠕虫使用一组不同于其他研究生物的蛋白质来保护其DNA末端

在哺乳动物中，庇护蛋白是一种蛋白质复合体，它“庇护”我们染色体的末端，使其不被解开或融合在一起。防止染色体融合是一项重要的工作：染色体携带着我们身体的DNA。如果染色体末端融合，或者与其他染色体融合，那么容纳这些染色体的细胞就会死亡

但并不是所有的生物都使用相同种类的蛋白质来形成庇护所。密歇根大学分子、细胞和发育生物学教授Jayakrishnan Nandakumar说，秀丽隐杆线虫是理解许多类型生物过程的强大模型

然而，直到最近，科学家们还没有发现保护染色体双链DNA末端的蛋白质，即端粒。2021年，Nandakumar的合作者Hiroki Shibuya和另一个小组独立发现，秀丽隐杆线虫中被称为TEBP-1和TEBP-2的蛋白质保护了蠕虫的端粒末端

尽管如此，研究人员还没有解开隐杆线虫的所有谜团。Nandakumar说，蛋白质可以有几个部分，每个部分都有不同的功能。这些部分被称为“结构域”，以其执行的功能命名。研究人员不确定哪个结构域允许一个TEBP-1或TEBP-2分子与自身的另一个拷贝结合，然后哪个结构域将蛋白质与染色体DNA结合以帮助保护它。

现在，Nandakumar和他的团队已经确定了TEBP-1和TEBP-2蛋白质中允许它们执行生物功能的特定结构域。他们的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上

“有不同的方法可以达到相同的目的（双关语是有意的）。换句话说，由于我们对哺乳动物端粒的关注，我们倾向于偏见地认为‘我们的方式’是解决细胞问题的正确方式或唯一方式，”他说。“然而，秀丽隐杆线虫的例子向我们表明，有多种方法可以解决末端保护问题，其中一些方法可能与人类的做法截然不同。但只要它们有效，它们就会在进化中被选中。”

Nandakumar说，把染色体视为鞋带。你的鞋带末端涂有一层叫做aglet的硬塑料外壳，可以保护鞋带不散开。人类——以及所有哺乳动物——都有一组特定的蛋白质，这些蛋白质是遮蔽蛋白的主要成分，遮蔽蛋白是染色体的“aglet”

Nandakumar说：“把这些蛋白质想象成包裹在染色体末端的塑料凝胶，以保护它们免受降解并保持其完整性。”。“在秀丽隐杆线虫中，TEBP-1和TEBP-2保护染色体末端。”。他们使用所谓的二聚化结构域和DNA结合结构域部分（当两个相同的蛋白质分子结合在一起时，研究人员称它们“二聚化”）来实现这一点。在哺乳动物中，一个称为“TRFH”的结构域使这些蛋白质二聚化，另一个名为“myb”结构域覆盖染色体末端

研究人员尚未鉴定秀丽隐杆线虫TEBP-1或TEBP-2二聚化和DNA结合结构域，因为他们正在秀丽隐杆虫中寻找一种与人类蛋白质结构域具有相似氨基酸序列的蛋白质，也就是说，他们正在寻找这些蛋白质的同源物。但没有

相反，秀丽隐杆线虫有三个其他东西的拷贝，这些东西看起来类似于哺乳动物蛋白质上的myb结构域。因此，研究小组将其称为“含有myb的结构域”，即MCD 1、2和3。因此，TEBP-1和TEBP-2的单个蛋白质包括三个片段：MCD1、MCD2和MCD3。

研究人员进一步发现，只有MCD3与DNA结合。MCD1和MCD2看起来像DNA结合结构域，但却将TEBP-1和TEBP-2的分子结合在一起。一种蛋白质中的MCD1与下一种蛋白质的MCD1结合，MCD2与MCD2结合，使蛋白质连接起来围绕染色体末端

为了将蛋白质复合物连接到端粒，MCD3与染色体DNA结合。整个蛋白质在染色体的整个长端重复

Nandakumar说，因为你可以很容易地对秀丽隐杆线虫进行生物化学和遗传学研究，了解保护其端粒的蛋白质复合物将有助于研究人员将其作为研究端粒生物学的模式生物

Nandakumar说：“保护你DNA的端粒——每一种真核生物都必须这样做，这意味着蠕虫必须以某种方式弄清楚这一点。人类必须弄清楚。酵母必须弄明白。这是一个普遍的问题。”

“一般来说，在进化过程中，你会在不同的物种中使用相同的策略。如果某个东西有效，如果你有一个问题的解决方案，为什么不重用它呢？我认为最酷的是，你可以有多个问题的解决方案。”