摘要：復(fù)制遺傳信息的復(fù)雜過程被稱為DNA復(fù)制，是一個精心安排的分子事件序列，必須在正確的時間發(fā)生。
復(fù)制遺傳信息的復(fù)雜過程被稱為DNA復(fù)制，是生命從一個細胞傳遞到另一個細胞、從一個生物體傳遞到另一個生物體的核心。這不僅僅是簡單的復(fù)制遺傳信息，還是一個精心安排的分子事件序列，必須在正確的時間發(fā)生。來自慕尼黑亥姆霍茲大學(xué)的Maria-Elena Torres-Padilla教授研究組最近發(fā)現(xiàn)了這個過程的一個迷人之處，即“復(fù)制時序"(RT，replication timing)，以及生命開始時這一過程的特殊性。新的研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上。
DNA復(fù)制時序(RT)過程指的是遺傳密碼不同區(qū)域復(fù)制的特定時刻。來自慕尼黑亥姆霍茲大學(xué)表觀遺傳學(xué)和干細胞研究所的研究人員采用一種名為 "Repli-seq "的技術(shù)，深入研究RT與細胞適應(yīng)性(即細胞可塑性)之間的密切關(guān)系。有趣的是，他們還發(fā)現(xiàn)了RT與基因如何在細胞核內(nèi)折疊成三維結(jié)構(gòu)之間的新關(guān)系。
圖1 哺乳動物早期發(fā)育過程中復(fù)制時機的出現(xiàn)研究人員從胚胎的最早階段——受精卵（生物體生命的最初階段）開始，繪制了一張從單細胞階段到胚胎植入母體子宮階段的RT圖譜，該階段被稱為囊胚。
出乎意料的發(fā)現(xiàn)是，單細胞胚胎中的RT并不是很有序，這表明基因組復(fù)制在這些早期細胞中非常靈活。然而，在4細胞期之后，RT變得更加明確。這是一個漸進的過程，反映了DNA和相關(guān)蛋白質(zhì)（即所謂的染色質(zhì)標記）逐漸獲得修飾，染色質(zhì)標記表明基因的活性和細胞功能的重要性。
該研究的通訊作者Maria-Elena Torres-Padilla進一步解釋說:“這很了不起，因為這告訴我們這些早期胚胎細胞具有非常‘可塑性’的基因組復(fù)制程序。因為這些早期細胞是全能的，也就是說，它們可以創(chuàng)造出我們身體里的每一個細胞。我們認為，我們在這項研究中發(fā)現(xiàn)的是這些細胞如此出色地能夠產(chǎn)生整個身體的原因之一。"
同時，關(guān)于DNA復(fù)制的新發(fā)現(xiàn)可以作為重新編程細胞的工具。該研究的第一作者Tsunetoshi Nakatani博士補充說:“我們可以設(shè)想通過將其RT程序改變?yōu)楦`活的程序來改變細胞的身份。"
圖2 RT在小鼠植入前發(fā)育過程中逐漸出現(xiàn)研究結(jié)果進一步表明，RNA聚合酶，通常被稱為負責(zé)讀取遺傳密碼并將其轉(zhuǎn)錄成RNA的酶，有助于確定確切的RT程序，為將來如何能夠操縱該程序提供一些線索。研究小組發(fā)現(xiàn)，基因組的三維結(jié)構(gòu)首先形成，RT程序隨之建立。這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)，因為它假設(shè)我們的基因組如何適應(yīng)細胞核的三維空間影響RT程序的靈活性。
總之，DNA復(fù)制的時序是生命宏大敘事中令人著迷的一塊拼圖。它證明了基因復(fù)制的準確性是如何與早期胚胎細胞在我們體內(nèi)產(chǎn)生其他細胞類型的能力密切相關(guān)的。隨著研究人員繼續(xù)探索這些聯(lián)系，我們將更深入地了解生命在細胞與細胞、生物與生物之間傳遞的本質(zhì)，以及是什么讓細胞能夠生成一個新的身體。
參考資料
[1] Emergence of replication timing during early mammalian development
