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    Mol Cell:日本学者揭示细胞中DNA呈不规则结构

    摘要 : 2017年7月13日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Molecular Cell》在线发表了日本国立遗传学研究所Kazuhiro Maeshima研究员的一篇研究论文,研究论文报道了研究组利用超分辨率荧光显微镜,首次观察到活细胞内收纳DNA的情景。

    亚美娱乐app www.yynm360.com 2017年7月13日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Molecular Cell》在线发表了日本国立遗传学研究所Kazuhiro Maeshima研究员的一篇研究论文,研究论文报道了研究组利用超分辨率荧光显微镜,首次观察到活细胞内收纳DNA的情景。

    近年来有研究认为,DNA在细胞核中并非呈有规则的螺旋折叠状态,但活细胞中DNA以不规则结构存在的决定性证据一直未能找到。在构成我们身体的每一个细胞中,收纳有全长可达2米的DNA。这些DNA是直径2纳米的细丝,被酒桶形状的蛋白质组缠绕,形成直径约11纳米的核小体。40多年前的学说认为,核小体呈螺旋状有序折叠,形成直径30纳米左右的染色质纤维,然后再呈螺旋状缠绕为分层结构。但这一学说被国立遗传学研究所教授前岛一博推翻。前岛在2008年通过低温电子显微镜和X射线散射实验,提出了“不存在有规律的染色质纤维,核小体不规则地收纳在细胞内”的新学说。在此之后,虽然对染色质的实体进行了各种研究,但由于其结构非常微小,仅为纳米级,利用目前的光学显微镜观察极为困难。

    论文称利用设计的超分辨率荧光显微镜观察单个的核小体,从而实现了对活细胞中实体染色质的观察。他们首次看到,细胞核中多数核小体呈不规则折叠,形成直径约为160纳米的紧凑块状物(染色质域)的动态情形,而非有规律的染色质纤维。

    研究小组进一步了解染色质域性质的机理,发现核小体之间的结合与染色质捆绑所需要的黏附蛋白质极为重要。另外,细胞的多数活动是从DNA检索遗传信息开始的。但是由于检索领域庞大,从细胞核检索遗传信息效率很低,因此研究人员推断,染色质域形成块状提高了信息检索及控制效率。由于DNA折叠异常会出现细胞癌化等各种疾病,这项研究成果对理解与细胞异常相关的疾病具有重要意义。

    原文链接:

    Dynamic Organization of Chromatin Domains Revealed by Super-Resolution Live-Cell Imaging

    原文摘要:

    The eukaryotic genome is organized within cells as chromatin. For proper information output, higher-order chromatin structures can be regulated dynamically. How such structures form and behave in various cellular processes remains unclear. Here, by combining super-resolution imaging (photoactivated localization microscopy [PALM]) and single-nucleosome tracking, we developed a nuclear imaging system to visualize the higher-order structures along with their dynamics in live mammalian cells. We demonstrated that nucleosomes form compact domains with a peak diameter of ∼160 nm and move coherently in live cells. The heterochromatin-rich regions showed more domains and less movement. With cell differentiation, the domains became more apparent, with reduced dynamics. Furthermore, various perturbation experiments indicated that they are organized by a combination of factors, including cohesin and nucleosome-nucleosome interactions. Notably, we observed the domains during mitosis, suggesting that they act as building blocks of chromosomes and may serve as information units throughout the cell cycle.

    来源: Molecular Cell 浏览次数:0

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