研究人员研究同源重组和异常染色体桥的复杂性

在细胞分裂周期中，保持基因组DNA中存储的遗传信息完整对几乎所有生命形式都至关重要。广泛的DNA损伤总是会导致各种不利的基因组重排，在最好的情况下会导致细胞死亡，在最坏的情况下则会导致癌症等疾病的发生

幸运的是，生命中所有三个领域的细胞都有一种独特的无错误机制来维持遗传信息，称为同源重组（HR）

HR的过程始于细胞在DNA合成过程中或之后遇到DNA损伤，引发一连串事件。首先切除或切割受损的DNA，在受损部位附近形成单链末端。然后，这些末端与可用的复制染色体（也称为“姐妹染色单体”）中的相应区域匹配，该染色体基本上用作修复受损DNA的模板

正如人们所料，HR途径涉及无数蛋白质和细胞机制。虽然这些蛋白质和细胞机制中的大多数都得到了很好的研究，但其中一些仍然有些神秘。RAD51是一种负责修复DNA双链断裂的蛋白质，其调节因子就是这样

通常情况下，RAD51形成细丝，有助于保存DNA复制叉&mdash；DNA复制过程中经常发生的短暂排列，如复制叉塌陷。RAD51的适当调节，以及这些细丝在达到目的后的降解，对HR至关重要。

然而，RAD51异常积累导致遗传不稳定的确切机制尚不完全清楚，许多RAD51正调控因子和负调控因子仍不清楚

然而，在2024年4月10日发表在《核酸研究》杂志上的最近一篇文章中，日本金代大学高级生物科学系的Miki Shinoara教授领导的一个研究小组调查了RAD51与其关键调节因子之一FIGNL1之间的密切关系。这项研究由同样来自金代大学高级生物科学系的松崎贤一郎合著，为人力资源过程的复杂性提供了一些急需的线索

首先，研究人员使用公认的CRISPR/Cas9方法对不表达FIGNL1的人类细胞（即FIGNL1 KO细胞）进行基因工程。然后，他们使用先进的免疫染色技术，包括精心挑选的抗体和荧光显微镜，详细观察HR过程，寻找异常指标

通过将这种方法与大量其他实验程序相结合，如蛋白质印迹、细胞周期分析、蛋白质测定以及基因组和转录组分析，他们成功地全面了解了当FIGNL1缺失时细胞中发生的情况

研究结果表明，FIGNL1是一种高度专业化的RAD51分解酶，在复制叉被“分解”后，它对于正确的染色体分离是必要的。

更具体地说，当RAD51细丝没有完全分解时，有丝分裂过程中会发生异常事件，产生未解决的中间体。这最终导致姐妹染色单体之间形成所谓的“染色体桥”。这些超细结构对细胞的正常运作非常不利，导致灾难性遗传信息的传播

不仅从生物学角度，而且从医学角度来看，了解HR途径的更精细细节、关键参与者及其许多子过程都极其重要

Shinohara教授解释道：“HR失调导致的细胞死亡是抗癌药物表现出癌症细胞特异性细胞毒性的重要机制。”。“到目前为止，主要靶点一直是HR激活不足，但这项研究的结果表明，RAD51的持续激活也表现出细胞毒性，可以成为抗癌药物的分子靶点。”

此外，参与HR途径的细胞机制可以作为一种强大的生物工程工具

总的来说，这项研究的发现不仅揭示了一个普遍的生物学过程，而且为更好地理解基因工程领域重要药物发现和进展的细胞机制铺平了道路