对DNA循环过程的新见解改变了关于基因组如何在细胞内组织的旧观点。IMP研究人员的发现现已阐明了生命的基本机制，并解决了长达十年的科学争端。

为了将大约两米长的DNA内刻的遗传信息包装到细胞核中，人类细胞必须达到相当于将80公里长的螺纹插入足球大小的球体中的效果。早在1882年，德国生物学家沃尔瑟·弗莱明(Walther Flemming)便通过显微镜进行了观察，发现了有关如何完成此技巧的线索。他看到的是卵细胞核内的DNA链环，使他想起了当时用来清洁煤气灯笼的刷子，他将这些结构命名为电灯泡的染色体，却不知道它们的用途或用途。 。

数十年来，人们一直将灯刷的染色体识别为DNA链整齐地折叠成环状，甚至更长的时间才意识到DNA在所有细胞中始终都被折叠成这种结构。直到2019年，我们才发现这种折叠是如何完成的。在《科学》杂志发表的一篇论文中，维也纳分子病理学研究所(IMP)的Jan-Michael Peters实验室的研究人员首次证明，分子机器可以通过“环挤出”主动并有目的地折叠DNA，并且从而在相间电池中完成了几个重要的功能。

从进化论的古老性来看，环化DNA的过程既不是随机的也不是任意的。从细菌到人类，所有生物的细胞都具有这种功能。折叠机构的原始功能仍是未知的，我们可能永远也找不到，但是近年来发现了一些重要的任务。通过环化DNA，大分子上的远处区域变得非常接近并能够相互作用。这种物理接触在基因调控中起着重要作用，在基因调控中，称为增强子的DNA片段影响哪些基因是活跃的。环状对于免疫细胞产生各种抗体的能力也是必不可少的。

循环如何保持的想法是由IMP的Jan-Michael Peters实验室的前博士后Kerstin Wendt完成的。在2008年，她的结果表明蛋白质复合物黏着蛋白正在解决问题。这种大分子已经在IMP科学家Kim Nasmyth的实验室中被发现了10年，它是在有丝分裂早期将姐妹染色单体结合在一起的分子胶，这一发现他最近被授予突破奖。粘蛋白复合物通常呈环状，被认为可以像登山扣一样夹在DNA上。

长期以来，DNA的折叠状态一直被认为是一种静态构型，黏附素分子的作用非常类似于窗帘杆上的环，可滑动到DNA上而不与其结合。关于如何实现DNA循环的想法来自包括MIT物理学家Leonid Mirny在内的几位科学家。他提出，粘着蛋白最初会形成微小的DNA环，然后会逐渐变大，直到在此“挤出”过程中，粘着蛋白被DNA的边界所限定，从而限制了环的锚定位置。但是，这种环状挤压假说与已建立的关于DNA是静态的和粘着蛋白在其周围形成被动环的公认观点完全不同，因此许多生物学家对此表示怀疑。

IMP团队的高级博士后戴维森(Davidson)组成的团队能够在体外简化系统中重新构建粘着蛋白功能。因此，他可以观察到单个粘着素分子如何将DNA的单个片段快速地挤出成环状，就像Mirny和其他人所假定的那样。他的发现于2019年11月21日在线发表，影响深远，并以多种方式改变了对基因组的整体认识：

基因组不是静态的，而是高度动态的结构。

基因组DNA的折叠是一个主动调节的过程。它涉及通过挤压使DNA分子成环，并使许多环不断运动。

循环过程由粘着蛋白介导，因此，粘着蛋白必须是分子运动，类似于激活肌肉的其他运动蛋白(如肌球蛋白)。

粘着分子不仅在DNA周围形成登山扣状的环，而且还必须通过几个结合位点动态连接到DNA上才能折叠。正如去年显示的那样，相关分子浓缩素也必须如此。

IMP主管Jan-Michael Peters说：“这是一次真正的范式转变。” “早期的观察给了我们一些提示，但是伊恩·戴维森的工作现在得到了证明。在我的科学生活中，很少有其他发现像这个发现那么广泛。”

与有关基因组的其他基本发现一样，这些发现有望很快成为教科书知识，例如通过半保守DNA复制进行的复制或通过同源重组进行的重排。对于IMP研究人员而言，下一个要解决的重要问题是粘着蛋白如何与DNA精确结合，然后如何移动DNA以使其折叠成环，以及如何控制该过程。他们已经显示出一种称为NIPBL-MAU2的蛋白质复合物，对于粘着蛋白的运动功能至关重要，而不仅仅是像以前认为的那样，将粘着蛋白装载到DNA上。

新论文的第一作者伊恩·戴维森(Iain Davidson)说：“我们现在可以使用我们的设置进一步放大DNA循环的复杂分子过程。” 解决这一机制也可能有助于我们理解为什么某些人类疾病是由粘着蛋白复合物的突变引起的。”