大多数人对染色体的经典看法是一个十字形的图形，有点像字母x。在细胞周期的中期，当细胞准备分裂并产生两个子细胞时，染色体确实是这样的。在这个阶段，x形染色体包含两个相同的DNA拷贝，必须以公平和精确的方式在子细胞之间分配。为了正确地做到这一点，细胞使用了一种称为着丝点的复杂机制。着丝点的作用就像机械臂的手，识别并连接到染色体的特定区域，即着丝粒。然后，微管与着丝点相互作用，并从相反的方向将两条染色体分开。

图1所示。着丝粒α -卫星DNA的结构显示了A和B盒子的位置。B盒通常被称为CENP-B盒，因为它是着丝粒蛋白CENP-B的结合位点。

着丝粒在我们的中期染色体示意图中很容易识别:它是x的中心。当在显微镜下观察中期染色体时，着丝粒被清楚地识别为复制染色体四条臂之间的收缩。然而，当人们深入研究着丝粒的结构和组成时，一切都变得更加神秘。事实上，形成着丝粒的核苷酸的确切序列尚未被阐明。着丝粒DNA是高度重复的，事实上，这就是它的测序如此困难的原因。在人类中，着丝粒DNA由171个碱基对序列的串联重复组成(称为α -卫星)。这171个碱基对中的大多数是由腺嘌呤和胸腺嘧啶残基组成的。然而，每个重复都有一个由17个碱基对组成的小区域，其中碱基对主要由鸟嘌呤和胞嘧啶核苷酸组成，并且可以呈现两个略有不同的序列，称为a -box和B-Box(图1)。众所周知，B-Box的富含c的链能够在体外折叠成称为i-motif的非规范结构。这种奇特的结构是由两条平行的螺旋形成的四链DNA，它们通过形成嵌入的质子化胞嘧啶相互作用:胞嘧啶碱基对(图2)。尽管这种结构很久以前就确定了，但B-box在Y染色体中缺失的发现，因此它在所有人类染色体中并不常见，阻碍了对i基序在着丝粒功能中的作用的进一步研究。

图2所示。着丝粒核小体组织的艺术视图。α -卫星DNA的A-盒或B-盒(红色)将通过形成二聚体i-基序结构来维持着丝粒的结构组织

我们现在知道A-box存在于所有的人类染色体中，包括Y染色体。这促使我们开始对着丝粒序列进行结构研究。在本文中，我们确定了人类a -box富含胞嘧啶的链的结构，我们发现它折叠成一个i-motif(图2)。此外，在相关研究中，我们发现Droshophila melanogaster的着丝重复序列中富含c的链也采用i-motif结构。在进化的遥远物种中，有代表性的着丝粒序列能够采用相同的非规范结构，这一观察结果加强了这一DNA基序可能在着丝粒的结构配置中起作用的假设。在所研究的案例中，虽然结构不相同，但它们都属于非规范结构的同一家族。在所有情况下，结构都是二聚体，由富含c的链形成的两个环的自我识别产生。这种相似性使我们提出了一个模型，在这个模型中，着丝粒的i-motif可以连接遥远的DNA区域(图2)。有趣的是，a -box和B-box出现在位于连续核小体之间的DNA区域中，这些区域可以形成这种结构基序。我们假设着丝粒中DNA的特殊包装可以赋予它一些独特的特征，例如在细胞分裂时染色体的这一区域感受到的拉力的额外阻力。

所有这些工作都是在体外进行的。当然，体内实验是必要的，以真正探索或明确拒绝这一假设。现在的挑战是如何在体内检测i-motif结构。这不是一项容易的任务，但我们正在开发新技术来实现这一目标。

出版

着丝体α -卫星DNA采用由AT Hoogsteen碱基对覆盖的二聚体i-Motif结构。
Garavís M, Escaja N, Gabelica V, Villasante A, González C。
2015年6月26日

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