近日，上海科技大学生命科学与技术学院孙博课题组在学术期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)上在线发表题为“Stochastically multimerized ParB orchestrates DNA assembly as unveiled by single-molecule analysis ”（单分子分析揭示ParB通过随机多聚调控DNA组装）的研究论文，报道了染色体分离相关蛋白ParB调控DNA组装的新机制。
染色体分离（chromosome segregation）是指成对的同源染色体彼此分开的过程。染色体分离对于确保亲本遗传信息完整准确地遗传给子代至关重要。在大多数细菌和质粒中，染色体分离通过ParABS系统实现。该系统由ATP酶ParA、DNA结合蛋白ParB及其特异性结合的DNA序列parS组成。
在典型的ParABS系统中，ParB二聚体可以特异性识别、结合parS位点，并由CTP驱动扩散到parS相邻的DNA上。为了形成染色体分离核蛋白复合物，与DNA结合的ParB二聚体需要进一步聚集成DNA共凝聚物以实现高阶ParB-DNA组装。但是，ParB二聚体如何有效组织并压缩DNA形成染色体分离核蛋白复合物仍然未知。
本研究中，研究人员在单分子水平上实时动态监测枯草芽孢杆菌ParB蛋白与DNA的结合状态及其动态变化过程。研究发现，几十个ParB二聚体可以在几秒内自发地聚集形成多聚体（multimer）。ParB多聚体可以稳定结合非特异DNA，并由CTP水解驱动实现DNA扩散、parS识别等。与ParB二聚体不同的是，ParB多聚体具有桥接、运输DNA的独特特征（图1）。这些研究结果提示ParB多聚体可能作为中间体介导ParB二聚体进一步实现高阶ParB-DNA复合物的组装，为理解ParABS系统调节染色体分离提供了重要的分子基础。
图1：ParB多聚体组织DNA组装的分子机制模型
该论文中，孙博课题组2020级博士生郭丽娟及2021级博士生赵艺琳为共同第一作者，孙博教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。上科大生命学院教授马涵慧及中科院生物与化学交叉中心研究员刘聪参与了该工作。上科大分子细胞平台的工作人员对该项研究提供了技术帮助。该工作得到了国自然基金委及上海市科委的支持。
论文标题：Stochastically multimerized ParB orchestrates DNA assembly as unveiled by single-molecule analysis
论文链接：
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac651/6651868