Nature：DNA复制过程的关键奥秘

  最近，沙特国王科技大学（King Abdullah University of Science and Technology，KAUST）的研究人员，揭开了DNA复制过程中的一个关键奥秘。相关研究结果发表在最近的国际顶级学术刊物《Nature》。
  在一个细菌分裂之前，它必须通过一个称为DNA复制的过程，复制其遗传物质——类似成束橡皮筋的循环DNA分子。在这个过程中，两条DNA构成了松散的环状DNA分子，并分开成为生成新链的模板。
  为了确保这个过程被很好的调节，细菌还设置了许多“路障”，或DNA上的终止位点，以确保复制叉的永久停止，复制叉是DNA分子分裂时链之间形成的Y型结构。
  这项研究，是由KAUST博士生Mohamed Elshenawy和KAUST生物和环境科学与工程部门的副教授Samir Hamdan，以及来自澳大利亚卧龙岗大学的同事合作完成的，这项研究阐释了“为什么在体外终止位点能够永久地停止复制叉，而在活细菌中，超过50%的复制叉（靠近终止位点），会持续不停的合成”。
  一个终止位点包含23个碱基对的终止序列（Ter），它们与Tus蛋白结合。Tus-Ter复合体的不寻常之处在于，它能够通过让复制叉从一个（而不是另一个）方向前进，解开一条攀登绳上的绳结。这个极性设置了一个“陷阱”，允许第一个达到的复制叉进入，直到另一个复制叉抵达，才离开终点区域。
  Hamdan和他的研究团队认为，来自运动（或动力学）的能量，可能作用于这些终止位点。他们用单分子成像技术记录这些分子过程，以高时空的分辨率，聚焦于大肠杆菌复制叉的命运，因为它们接近于来自任一方向的一个终止位点。
  他们的研究结果表明，极性和复制叉捕获的效率，是由Tus取代率和Tus-Ter相互作用之间的一种竞争所决定的。Tus-Ter相互作用，可堵塞两种不同机制引起的较慢的移动复制体。这意味着更快移动的复制叉可敲击Tus-er重排并取代Tus，而较慢移动的复制叉则被有效地堵塞。
  这解决了困扰我们对DNA复制理解的一个长期存在的奥秘，对所有领域生命的理解也有重要影响。Hamdan强调说：“对于酶学领域来说，这些研究结果是引人注目的。”他指出，在催化过程中个别酶会发生波动，这个波动频率在可能相同的酶分子之间是有差异的，这都是单分子成像对生物学的新贡献。
  Hamdan解释说：“这项研究首次证明，酶分子的这些特性实际上会影响生物学。”
  分子马达和双链DNA结合蛋白之间的交流，是DNA复制、修复、重组和转录中的一个共同特点，也存在于这些过程之间发生冲突的情况下。Hamdan说，对不同分子马达的不同反应的演化，可能调节着这些过程之间的交流。