佛羅里達州立大學的一個研究小組解開了一個古老的謎題——細胞的關鍵過程到底是如何進行監控的，這對於未來遺傳學研究意義重大。這一研究成果公佈在12月27日Cell雜誌上，由分子生物學David Herbert帶領他的博士生Jiao Sima完成。

對於細胞來說，DNA等遺傳物質定期進行複制，是所有生物體必不可少的過程，這決定了包括從頭髮顏色，到生物體對疾病的反應等。DNA複製是在20世紀50年代後期發現的，之後雖然全球各地的研究人員都試圖了解這一過程是如何被調節的，但依然有許多未解之謎。

“這真是一個謎，”Gilbert說，“複製似乎對我們試圖干擾它所進行的各種嘗試都能避開。雖然現在我們已經詳細描述了DNA複製過程，發現了它在不同細胞類型中的變化，以及在疾病中被破壞的情況。但直到現在，我們還找不到最後一塊拼讀——控制元件。”

在這項最新研究中，Sima在DNA分子上嘗試檢測了近一百個基因突變，希望能更好地解釋複製過程的工作原理。但令人沮喪的是，效果不佳。

之後，他們用盡可能高的3D分辨率的方法分析了DNA的單個片段，發現DNA分子上的三個序列經常相互接觸。為此研究人員利用先進的基因編輯技術CRISPR同時刪去了這三個區域。

結果證明，這三個元件是DNA複製的關鍵。

“刪除這些元件會令片段複製時間從最開始變成了最後，”Gilberts說，“這具有決定性意義。”

除了對複制時間的影響之外，刪除這三種元件也會導致DNA分子的3D結構發生顯著變化。

“我們首次在基因組中精確定位了調控染色質結構和復制時間的特定DNA序列，”Sima說，“這些結果指向一種可能的模型，即DNA如何在細胞內折疊，以及這些折疊模式如何影響遺傳物質的功能。”

這一發現更好地理解DNA複製是如何被調節的，開闢了遺傳學研究的新途徑。

“如果你在不同的地方和時間複製，你可能會組裝出一個完全不同的結構，”Gilberts說，“細胞在不同的時間可以使用不同的東西，當複制的東西改變時，遺傳信息的包裝也會發生變化。”