在ISC 1：酵母遗传学
当后人讲述医学家如何找到治愈癌症或其他由DNA损伤引起的疾病的方法时，第一章可能会集中在一个不起眼且不太可能的角色上——酵母。
Oliver Kerscher说：“我们使用的材料和烤面包的材料是一样的。“它很便宜，而且效果很好。我可以带你去我的佳博体育，在三周内教你使用它所需要知道的一切。”
Kerscher和他的学生研究染色体周期中基因的相互作用，这是一个复杂而优雅的过程，细胞通过这个过程复制自己。这个过程中的错误会导致DNA损伤，从而导致从癌症到唐氏综合症再到自然流产等一系列健康问题。通过研究酵母细胞复制周期中的缺陷，他们希望更好地了解人类DNA损伤的根源。Kerscher说，酵母丰富且易于培养，对基础科学研究还有另一个更重要的品质。
他解释说：“酵母可以告诉我们很多关于这个过程的信息，因为存在于酵母细胞中的大约60%的基因与人类的基因是同源的，这意味着它们实际上看起来像在人类相似的过程中起作用的基因。”“因此，如果我能理解酵母中参与染色体分离的特定基因的作用，我就很有可能告诉你该基因在人类中的功能。”
想象一个生物施乐
威廉与玛丽学院的生物学助理教授Kerscher指出，正常运转的染色体周期很重要，因为这个过程不亚于人体细胞自我补充的方式。想象一下一个生物的施乐，理想情况下，副本应该与原件无法区分。从生物学家所说的母细胞复制到子细胞的内容是DNA。
Kerscher描述了一个多步骤的过程，通过这个过程，母细胞复制它的染色体，将两组染色体对齐，然后分裂出子细胞。这个过程的特点是细胞在检查点检查自己。
“它停止细胞周期，说，好吧，让我们看看我们是否有每个人。我们的DNA是健康的？没有DNA损伤吗？他解释道。“只有当细胞检查没有DNA损伤时，它才会进行下一步。”
如果细胞检测到有什么问题，它会派出一个酶修复小组来修复损伤。Kerscher说，检查点和维修系统使得质量控制非常强大，但没有什么是完美的。即使每十万次细胞分裂中只有一次发生错误，一个含有大约50万亿个细胞的身体也是脆弱的。
癌症是如何开始的
“如果你在错误的基因上犯了一个严重的错误，麻烦就会出现。你可以想象，在一个阳光明媚的日子里，你出去，在你皮肤的DNA中积累了大量的紫外线损伤。如果你的DNA修复蛋白缺失了，你就无法修复DNA。未修复的DNA会导致染色体周期出现问题，即下一个分裂周期。损害可能开始累积，”克尔舍说。“癌症实际上是一个多步骤的过程。”
染色体循环的步骤是由一组分子、蛋白质、酶和基因调控的，它们在这个优雅的过程中都有各自的功能。Kerscher的佳博体育专注于单个基因在酵母染色体周期中的作用。
他说：“我们在佳博体育中至少有一两个案例，我们首先在酵母中发现了基因，现在这些基因似乎在人类中起着非常重要的作用。”“这些基因的作用并没有被确定，因为我们研究了人类或人类细胞的生命——但这些基因的作用被确定，是因为我们首先了解了酵母的功能。”
例如，他的佳博体育一直专注于研究一种名为HEX3的酵母基因的功能，这种基因通常与它的“伙伴蛋白”SLX8结合在一起。Kerscher解释说，HEX3/SLX8复合物可能作为修复受损DNA的酶的生化终止物。
“你不仅需要确保DNA损伤修复启动，还必须确保它再次被关闭，”他说，“因为这些DNA修复酶会干扰DNA。你不希望它们在无人监督的情况下与DNA混在一起，因为它们可以将DNA重新组合，这意味着它们可以重新洗牌遗传信息。所以你需要把它们锁在一个盒子里，只有在你真的、真的需要它们的时候才放出来。”
在修复酶完成工作后，HEX3/SLX8识别修复酶，正如Kerscher所建议的那样，通过在分子上添加泛素的“死亡标签”，将它们送到“分子垃圾桶”——蛋白酶体。在整个染色体周期的背景下，泛素扮演着交通警察的角色。Kerscher解释说，这个循环中的许多步骤都被一个分子停止标志所停止。“泛素，”他解释说，“说的是‘摆脱那个停车标志’。”
该佳博体育发现，另一种被称为SUMO的蛋白质作为信号吸引HEX3/SLX8到其目标蛋白质上，Kerscher说这种方式可能“几乎像细胞内的搜索和破坏任务”。
他说：“之所以进行这项研究，是因为HEX3/SLX8寻找干扰DNA损伤的SUMOylated靶蛋白。”“蛋白质上已经有一个小标志，一个SUMO标志”，这可能标志着它们将被HEX3/SLX8介导的泛素化破坏。
搜索和重组
Kerscher解释说，HEX3/SLX8复合体的搜索和破坏任务实际上可能是一种搜索和重组任务，在这个任务中，DNA目标蛋白被泛素生物化学地重组成细胞的另一部分，而不是被送到蛋白酶体的分子垃圾桶里。
“我认为这是我们成名的原因。我们是第一个证明聚合导致泛素化的人，”他说。“听起来它不会每天都影响你的生活，但让我告诉你，如果你的细胞中没有泛素，你最终会遇到一大堆麻烦，因为很多不应该在细胞中的蛋白质开始积累。”例如，你可能患有神经退行性疾病，但如果你没有适当的泛素化，你也可能在细胞周期内扭曲细胞，因为细胞周期的同步实际上是由泛素介导的。”
对酵母的研究是有价值的，因为酵母染色体周期的工作原理与哺乳动物（包括人类）的相同周期非常相似。它们很相似，但并不完全相同，因为在我们永无止境的细胞周期中，一些功能是由与酵母不同的分子完成的。例如，酵母中HEX3/SLX8复合体的功能是由一个称为RNF4的无伴基因处理的。
我们自己的RNF4和酵母中HEX3/SLX8之间的关系惊人地密切。Kerscher佳博体育的本科生研究员Laura Boutwell 09从一些酵母样本中敲除了HEX3/SLX8基因，并用人类RNF4基因取而代之。Kerscher说，细胞周期正如预期的那样继续进行，只是人类基因占据了驾驶员的位置。
“因此，我们可以将人类基因放入酵母细胞中，它会显示出一种功能。现在，如果你有更好的方法来展示人类基因的功能，我不知道它会是什么，”Kerscher说。“所以我们可以做遗传学，我们可以做细胞生物学，我们可以做生物化学，我们也可以用酵母做分子生物学。它非常强大，你不需要对人类进行研究，我们不需要杀死任何动物……而且它很容易学习。”
