北卡罗来纳大学医学院科学家的一项新研究阐明了细胞分裂过程中发生的一个重要过程，并且在某些情况下可能是DNA损伤的来源，包括癌症。

科学家们在核酸研究中报告了他们的发现，他们设计了一个复杂的实验平台来研究称为“原产地许可”的过程。细胞在细胞分裂过程中使用这个过程来调节或“许可”其基因组的复制。

研究人员首次揭示了这一过程的动态。他们特别展示了在基因组DNA的两种基本状态中，这些动力学如何不同——并在复制过程中带来不同的DNA损伤风险——“常染色质”状态，相对松散且对基因活性开放，“异染色质”状态伤口更紧以沉默基因活动。

“我们的研究结果可能有助于解释，例如，为什么基因组的某些部分在某些癌细胞的复制过程中相对容易受到DNA损伤，”该研究的资深作者、北卡罗来纳大学生物化学和生物物理学教授JeanCook博士说医学院和UNCLineberger综合癌症中心成员。

原产地许可发生在细胞复制的初始准备阶段，即G1阶段。它涉及一组特殊的酶，这些酶在DNA复制开始的不同位置附着在染色体中的DNA上。这些酶基本上允许复制DNA，因此细胞不会多次复制它们的基因组。

库克和其他科学家在先前的研究中描述了原产地许可的基本过程，并确定了使之发生的蛋白质。但这项研究首次详细揭示了细胞在准备细胞分裂时该过程如何随着时间的推移而展开。研究第一作者、库克实验室博士后研究员刘梅博士结合静态和延时显微成像技术完成了这一壮举。

库克说：“刘的所作所为是令人难以置信的艰苦和细致，是技术上的杰作。”

作为她实验平台的初步演示，Mei在基因组的两种主要状态——常染色质和异染色质中比较了原产地许可过程及其许可酶的加载。她发现了一个重要的区别。

“与我们在更开放的常染色质中观察到的相比，基本上异染色质——更紧密的DNA——加载这些许可酶的时间相对较晚，”梅说。

这一发现至少暗示，在分裂G1期异常缩短的细胞时，细胞基因组中更紧密的DNA可能永远不会被完全许可复制，这可能导致复制过程中的大突变甚至细胞死亡。证实了这种可能性，研究人员发现，当他们人为地缩短测试细胞的G1期时，与常染色质区域相比，细胞基因组的异染色质区域的复制不足和DNA损伤明显更多。

由于不同的原因，包括癌症，细胞的G1期可能会缩短。因此，该研究表明，“基因组不稳定性”或某些癌症类型发生更多突变的趋势，以及这种不稳定性的基因组位置，可能部分是由错误的起源许可来解释的。

该研究还建立了研究人员的实验平台，作为进一步研究原产地许可动态和基因组不稳定性的工具，这些研究有朝一日可能会产生对抗癌症的新策略。