我們身體內的細胞通常每24小時分裂一次，生成一個完全相同的新的子細胞。稱作為轉錄因子的DNA結合蛋白是維持細胞特性的必要條件。它們確保了子細胞具有與母細胞相同的功能，例如肌細胞可以收縮，胰腺細胞可以生成胰島素。然而，每次細胞分裂轉錄因子的特定結合模式都會被抹去，然后再在母細胞和子細胞中恢復。從前并不清楚這一過程是如何發揮作用的，現在Karolinska研究所的科學家們發現了環繞DNA的一些特殊蛋白質環的重要性，以及它們作為細胞記憶發揮功能的機制。研究結果在線發表在8月15日的《細胞》（Cell）雜志上。

將人類細胞中的DNA翻譯為大量的蛋白質是實現細胞功能的必要條件。蛋白質何時、何處及如何表達是由調控DNA序列和結合在這些DNA序列上的轉錄因子所決定。每個細胞類型都可以根據它們的轉錄因子加以區分，在某些情況下，只需要改變一個或多個轉錄因子的表達，就可以直接將細胞從一種類型轉換為另一種類型。維持轉錄因子在基因組中的結合模式至關重要。在每次細胞分裂過程中，DNA上的轉錄因子都會被移除，它們必須在細胞分裂完成后又回到正確的位點。盡管多年來研究者們開展了熱烈的研究，卻一直沒有發現可以解釋實現這一過程的普遍機制。

“問題在于，細胞中有那么多的DNA，轉錄因子不太可能在適當的時間框架內找到回去的路。而現在我們發現了一條可能的機制，可解釋這一細胞記憶是如何發揮作用，以及如何幫助細胞記住細胞分裂前的次序的，這一機制幫助轉錄因子找到了它們的正確位置，”研究小組負責人、Karolinska研究所和赫爾辛基大學教授Jussi Taipale說。

研究小組生成了目前單個細胞中最完整的轉錄因子圖譜。他們發現一種稱作為cohesin的大蛋白質復合物環繞著細胞分裂時形成的兩條DNA鏈而定位，幾乎標記了DNA上所有轉錄因子的結合位點。就像繞在一條細繩上的環狀物一樣，Cohesin環繞著DNA鏈，復制DNA的蛋白質復合物可以通過這一環狀物而不會使其發生移位。因為兩條新的DNA鏈被困在環中，只需一個cohesin就可以標記兩條DNA，由此幫助轉錄因子找到了它們在兩條DNA鏈上的原始結合位點。

“在我們確定這一結論前還需要開展更多的研究，但到目前為止所有的實驗都支持我們的模型，”Karolinska研究所助理教授Martin Enge說。

轉錄因子在包括癌癥及遺傳性疾病等許多疾病中都起著舉足輕重的作用。發現幾乎所有的調控DNA序列都結合cohesin，或許最終有可能對罹患癌癥或遺傳性疾病的患者產生更直接的影響。可以將Cohesin作為一種指示物，指明哪條DNA序列有可能包含有致病突變。

“當前我們分析了直接定位在基因中的DNA序列，這些序列構成了大約3%的基因組。但研究證實大多數致癌的突變都定位在基因外面。由于基因組實在太大，我們還無法以一種可靠的方式來分析這些突變。通過分析結合cohesin的DNA序列（約占基因組的1%），我們將能夠以此了解個體的突變，并且能夠更容易地開展研究確定新的有害突變，”Martin Enge說。