在細(xì)胞分裂之前，包含遺傳物質(zhì)的染色體需要被復(fù)制和分離。通過使用高分辨原子力顯微鏡解析生物大分子的結(jié)構(gòu)，研究者深入了解了PICH酶在DNA分離過程中所起的作用。他們發(fā)現(xiàn)，PICH能夠促進(jìn)DNA的超螺旋化，有助于后續(xù)步驟中另一種酶對DNA的解開。
DNA分子的螺旋長鏈結(jié)構(gòu)意味著姊妹染色單體——也就是一對即將分開的染色單體——是復(fù)雜地糾纏、交織在一起的。糾纏的姊妹染色單體之間存在許許多多很細(xì)微的“橋梁”，它們在細(xì)胞分裂前需要被溶解。雖然人們已經(jīng)知道PICH酶（Plk1-Interacting Checkpoint Helicase）會覆蓋在這些細(xì)微的橋梁上，但這種酶在染色體解開過程中的具體作用尚未被揭示。
在對這一課題的研究過程中，丹麥和法國高校的一個團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了PICH酶能夠引發(fā)DNA的正超螺旋化（Positive DNA Supercoiling）。而正超螺旋化協(xié)助了后續(xù)反應(yīng)中另一種酶（Type II Topoisomerases）所參與的DNA分離過程。
分子級分辨率的afm原子力顯微鏡圖像顯示，當(dāng)存在TRR復(fù)合體時，PICH促進(jìn)了高程度的DNA正超螺旋化。之前，這個現(xiàn)象被認(rèn)為是另一類反螺旋酶所**的。研究者還提出了模型來解釋超螺旋的機(jī)理，模型和實際觀察到的DNA構(gòu)象是相符合的。
通過這些結(jié)果，研究者進(jìn)一步理解了由DNA動力蛋白所導(dǎo)致的超螺旋化如何驅(qū)動細(xì)胞的生命進(jìn)程。這將有助于從分子層面探索癌細(xì)胞以及病態(tài)胚胎的形成機(jī)制。
在原子力顯微鏡上，作者采用輕敲模式，在大氣環(huán)境下獲得了超螺旋標(biāo)記物和反應(yīng)后產(chǎn)物的形貌圖像。512x512像素的圖像以2Hz的線掃描速率采集，每幅圖成像時間不到5分鐘。
參考文獻(xiàn): A. Bizard, J.-F. Allemand, T. Hassenkam et al., PICH and TOP3A cooperate to induce positive DNA supercoiling. Nat. Struct. Mol. Biol.26, 267 (2019). https://doi.org/10.1038/s41594-019-0201-6