來自費城兒童醫(yī)院的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了基本生物學過程的的關鍵新機制，即細胞核及其染色體物質(zhì)如何在細胞分裂后自我重組的。這些染色體結(jié)構(gòu)和功能的新發(fā)現(xiàn)將為人類健康和疾病提供重要的新見解。
這一研究發(fā)現(xiàn)公布在Nature雜志上，描述了驅(qū)動有絲分裂后染色體重組的生物學結(jié)構(gòu)和動力。
研究負責人Gerd A. Blobel博士說：“有絲分裂期間，由于細胞分裂成兩個子細胞，實際上所有基因都被暫時關閉，染色質(zhì)纖維中復雜的結(jié)構(gòu)（染色體的實體）被破壞了。有絲分裂后，子細胞需要忠實地重建每個細胞核內(nèi)復雜的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。”
盡管細胞生長和分裂的細胞周期至關重要，但此前很少有科學家研究過染色質(zhì)重建的機制。
“一直以來，生物學上一直存在一個問題，那就是基因組在核中的真實組織方式。一個細胞基因組中的所有DNA堿基，如果解開成一條直線，將延伸兩米�，F(xiàn)在這種物質(zhì)局限在細胞核內(nèi)一個很小的空間里，這需要高度組織化的包裝。”
研究小組在來自成熟小鼠模型的造血細胞中進行了實驗。他們采用了稱為高通量染色體構(gòu)象捕獲（Hi-C）的技術(shù)，該技術(shù)可以檢測和定位染色體DNA中特定位點之間的三維空間相互作用。這些圖譜還能幫助科學家在細胞周期的不同時間點測量這種相互作用�？傮w而言，這些工具在有絲分裂期間以及之后的子細胞核重建過程中能檢測到大約20億次相互作用。
*終研究人員發(fā)現(xiàn)了染色質(zhì)中結(jié)構(gòu)組裝的機制：轉(zhuǎn)錄活性和沉默區(qū)室的出現(xiàn)和擴展，然后在基因組調(diào)控區(qū)域之間建立聯(lián)系，所謂建筑
蛋白CTCF和粘著蛋白發(fā)生變化（這有助于塑造基因組）。Blobel說：“我們的發(fā)現(xiàn)描述了染色體有絲分裂后自我重建的序列動態(tài)層次框架。”
除了描述細胞生物學的關鍵過程外，該研究還深入分析了Blobel所說的“染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄之間的復雜相互作用”。
轉(zhuǎn)錄，即DNA中編碼的信息向RNA中等同信息的轉(zhuǎn)換，在有絲分裂期間暫時停止，但此后在子細胞中重新激活。由于破壞正�；蚪M結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)錄的基因突變可以在疾病中發(fā)揮關鍵作用，因此更好地了解染色質(zhì)結(jié)構(gòu)具有潛在的臨床重要性。
舉一個例子，研究人員已經(jīng)分析了粘著素缺陷導致的多系統(tǒng)遺傳疾病，例如Cornelia deLange綜合征。 Blobel說：“染色質(zhì)相關結(jié)構(gòu)的異常與疾病有關，因此我們這項研究的一個意義在于應該從細胞周期的角度來觀察影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的疾病。”
總而言之，Blobel補充說：“這項新研究為生物學關鍵過程的基本方面提供了重要見解——時空上的染色質(zhì)組織。”
客服一
