Cell综述：SMC蛋白复合物

 SMC蛋白是新近发现的一种重要的染色体非组蛋白，研究发现SMC蛋白在大多数生物中普遍存在，而且SMC蛋白在有丝分裂染色体集缩中起着非常重要的作用。最新一期（1月14日）Cell杂志特别介绍了这种蛋白复合物，介绍文章将分成两部分进行，分别为SMC蛋白复合物I，以及SMC蛋白复合物II，具体介绍了它们在细胞周期的不同阶段的作用。

一个成年认大概有500000亿个细胞构成，每天有1%的细胞死亡并被细胞分裂形成的新细胞取代。为了确保细胞的存活和控制这些新细胞的生长，储存在DNA分子中的遗传信息必须被正确拷贝，然后精确地在细胞分裂过程中分配。而且，为了彻底保证新细胞含有与亲代细胞相同的遗传信息，对DNA的任何损伤都需要被修复。

癌细胞通常会出现染色体的异常，这与DNA的大量拷贝、分离或修复有关。了解维持基因组稳定性的正常机制使我们能够更好地了解癌症中到底是什么出了错。

在真核生物细胞分裂过程中，染色体修复和分配的关键是三种相互联系的蛋白质复合体：Cohesin, Condensin, 和染色体结构维持蛋白复合物（structural maintenance of chromosome，SMC）。

其中cohesin复合物能使DNA拷贝在一起并使它们不会过早地分离；condensin复合物则使染色体更紧凑，从而使分离过程更容易进行。而SMC5/6复合物能结合到被研究人员刻意损坏的DNA链位点上，这意味着它与修复过程有直接的关系。而且Smc5/6复合物似乎还是细胞分裂前解开未受损的染色体所必须的。

如果这种在DNA复制过程中形成的纠结不解开，那么染色体就不能被分离并达到两个子细胞中。与修复过程中的情况相似，Smc5/6复合体能直接与DNA分子相互作用，从而解开这些缠绕。

近年来关于SMC的研究成果越来越多，比如来自瑞典卡罗琳学院的研究人员在酿酒酵母细胞上针对DNA复制过程进行了深入研究，他们发现Smc5/6蛋白质复合体在细胞分裂间期染色体复制过程中发挥了帮助释放DNA分子生成的扭转应力的重要作用。

在染色体的复制过程中，DNA双链首先解开，形成复制叉，并以亲代DNA为模板复制形成互补的DNA子链。由于复制叉前端区域的亲代DNA分子常常会形成正超螺旋而产生扭转应力。如果不消除这一应力，则可能导致DNA复制延迟或是终止，进而导致肿瘤发生或细胞死亡。在这个过程中，Smc5/6发挥了释放扭转应力的作用。

还有研究人员利用新型技术，揭示了细胞内的分子机器像攀岩者寻找搭手一样抓住DNA来重塑遗传物质的机制。

他们利用激光生成了接近单细胞的非常明亮的斑点。加上荧光标记，这一“聚光灯”使得研究人员有可能快速成像细胞的内部运作，从而观察到存在DNA的情况下内部分子机器是如何改变大小、形状和结构的，研究人员发现SMC与一个大家族分子的作用原理相似，这些分子充当小马达发挥各种功能，运输细胞内的重要物质使得肌肉收缩。

此外，SMC也参与了出版重编程过程：SMC1所支配的染色质内袢环（Intrachromosomal Looping）是细胞重编程过程中激活内源性多能基因的必要条件。

这一研究结果表明SMC1支配的染色质内袢环对激活内源性多能基因起重要作用，从而为我们揭示了体细胞重编程诱导多能性一个新的关键性的表观遗传路障。