DNA马达可以改变方向，重塑基因理解

来自代尔夫特、维也纳和洛桑的科学家发现，塑造我们DNA的蛋白质机器可以改变方向。到目前为止，研究人员认为，这些所谓的SMC马达只能在一个方向上移动，它们将环路变成DNA。这一发现发表在《细胞》杂志上，对于理解这些马达如何塑造我们的基因组和调节我们的基因至关重要

第一作者Roman Barth解释说：“有时，细胞需要快速改变哪些基因应该表达，哪些基因应该关闭，例如对食物、酒精或热量的反应。为了关闭和打开基因，细胞使用染色体结构维持（SMC）马达，它像开关一样连接DNA的不同部分。”

“然而，SMC机器并不自然知道要连接哪些部分。它们只是在DNA上的某个地方加载，并开始将其形成一个循环，直到它们到达被迫停止的点。这就是为什么它们严重依赖探索DNA两侧的能力来找到正确的停止标志。”

代尔夫特理工大学的生物物理学家现在发现，SMC电机可以改变方向，这与人们认为的相反

监督这项研究的代尔夫特大学教授Cees Dekker说：“我们的实验表明，SMC会暂时从一侧提取DNA，然后改变方向从另一侧提取DNA。通过这样做，随着时间的推移，它们可以从两侧将DNA拉入一个环中。我们发现这适用于所有类型的SMC电机，其中有很多。”

“你可以把它比作汽车的变速箱。用手动变速杆，你可以让汽车前进或后退。我们甚至在内聚的SMC运动蛋白中发现了‘变速杆’，即蛋白质亚基NIPBL。“

为了发现SMC电机的倒档，研究人员使用了一种先进的家用显微镜来观察单个DNA分子上的单个蛋白质。这本身就是一项令人印象深刻的成就。

正如Barth解释的那样，“一个细胞含有数百万种蛋白质，人体由数万亿个细胞组成。提取一些蛋白质并能够一个接一个地“观察”它们是纳米技术的一项了不起的壮举，它涉及在纳米尺度上成像——比人类头发的宽度小100000。Barth说：“

一旦我们了解了SMC分子马达如何塑造DNA，我们可能会开始问癌症和神经源性疾病等疾病出了什么问题，更重要的是，如何纠正它。”。事实上，有几种严重的疾病，如Cornelia de Lange综合征，与SMC有关，其中运动可能无法在胚胎细胞内正确切换。“

这项研究最终解决了科学界对SMC如何工作的各种相互矛盾的理论的困惑。早期的研究表明，SMC只能严格地朝一个方向移动，而其他研究表明，它们可以同时从两侧提取DNA。

这一发现解决了这些争议。Barth说：“发现SMC电机之间的共性有助于集中和简化SMC研究领域。我们不必再为每种SMC蛋白寻找新的机制。它还将加速该领域向应用科学的发展。我很高兴看到这些知识进入制药公司、医院，最终进入医生办公室。p