到目前为止，人们对通过同源重组进行的DNA修复知之甚少，这是人类健康的基础。现在，ETH研究小组首次分离并研究了该过程中涉及的所有关键蛋白，为研究多种疾病奠定了基础。

在我们体内，细胞分裂过程不断创造新的细胞来取代旧的或受损的细胞。遗传信息也被复制并传递给新细胞。许多不同蛋白质的复杂相互作用确保了平稳的过程这是因为这些蛋白质可以立即修复DNA复制过程中出现的任何错误。然而，相同的蛋白质机制也发挥另一种功能：在从配子 - 卵细胞和精子分裂的生殖细胞中 - 它负责混合遗传信息在细胞分裂期间，原始的母亲和父亲的一面。因此，相同的机制必须解决两个相互矛盾的问题：在正常的细胞分裂中，称为有丝分裂，它确保基因保存，而在细胞分裂中产生配子或减数分裂，它确保了遗传多样性。

这两项任务至关重要。如果DNA修复在有丝分裂中不起作用，这可能导致癌症和其他疾病。另一方面，如果减数分裂中DNA的交换不能正常发挥作用，后代的生育能力和健康可能会受到损害。“尽管这些过程对我们的健康至关重要，但直到现在才知道整个系统如何运作和受到监管，”苏黎世联邦理工学院生物化学教授Joao Matos说。他的团队现在研究了负责任的蛋白质，并发现了他们如何区分这两项任务。

一项复杂的任务

科学家们首先在实验室培养了大量的酵母细胞，因为这些细胞只含有少量的蛋白质。因此，酵母细胞的生产非常复杂：研究人员在120个6升容器中培养细胞，使得所有酵母细胞中的分裂同时发生。有丝分裂和减数分裂是高度复杂的过程，发生在精确的协调阶段。因此，只有同步的细胞培养物可以区分哪些蛋白质在哪个阶段是重要的，以及它们如何一起工作。

科学家已经知道，酵母与植物，动物和人类一起，有七种酶参与DNA的繁殖：重组中间体加工酶(RIPEs)。ETH科学家第一次能够从细胞培养物中分离出这些RIPE，并在质谱仪中从每个细胞分裂的特定阶段进行鉴定。同时，他们使用这种方法来鉴定一系列有助于调节细胞分裂的其他蛋白质。

相同的组件，但重新布线

Joao Matos及其团队最终能够确定哪种RIPE对于哪种细胞分裂阶段以及哪种辅助蛋白在每种情况下与RIPE相互作用都很重要。第一个意外结果：在有丝分裂和减数分裂的所有阶段，RIPE的数量几乎保持不变。“与许多其他过程不同，细胞不通过产生所涉及的蛋白质来调节细胞分裂和DNA修复，”马托斯解释说。相反，辅助蛋白与RIPE酶系统地相互作用，以便在特定阶段启用或禁用它们。“所有组件总是在那里，但根据任务重新布线，”ETH教授说。

例如，研究人员发现，三种RIPE几乎在所谓的减数分裂中期失去了几乎所有的相互作用伙伴，换言之，当母体和父本DNA混合时。作为回报，此时形成另一种蛋白质复合物。“这必须负责混合母体和父本DNA，”马托斯总结道。此外，ETH研究人员已经发现了许多新的辅助蛋白，其作用之前是未知的。

理解疾病的关键

酵母细胞的结果可以转移到人类身上，因为每个辅助蛋白质都有相同的人类，它们以相同或非常相似的方式起作用。因此，马托斯研究小组和其他科学家可以在此基础上进行研究。他们现在可以研究特定的蛋白质，以发现它们是否以及如何参与疾病的发展，并最终找到对抗它们的药物。