阿尔伯塔大学（University of Alberta）的研究人员回答了一个基因组生物学中的基本问题：在我们细胞的细胞核内，染色质是固体还是液体？染色质既不是固体也不是液体，而是更像凝胶。
他们的研究发表在《Cell》杂志上，由科罗拉多州立大学肿瘤学系教授Michael Hendzel和Jeffrey Hansen领导。
Hansen说，以前，像生物化学这样的领域是在假设染色质和细胞核的其他元素处于液态的情况下运行的。对染色质物理性质的新认识挑战了这一想法，并可能让我们以更准确地的角度理解基因组如何编码和解码。
“我们都知道水和冰的区别。例如，如果你想把两样东西绑在一起，你不能用液体来做，相反，你需要一根绳子，一种有机械强度的东西，”Hansen说，他也是北阿尔伯塔癌症研究所（CRINA）的成员。“这就是我们要说的。我们对基因调控的理解很大程度上是假设自由移动的蛋白质能够找到DNA，并且其可及性仅受运动受阻的调节。因此，这项研究有可能导致对基因表达的不同理解方式。”
“从另一个角度来看，骨骼、肌肉和结缔组织都有非常不同的物理特性，如果这些物理特性以某种方式破坏，几乎总是与疾病有关，”CRINA成员、肿瘤科副教授、该研究作者Alan Underhill说。“就染色质而言，我们将这一原理缩小到了细胞核的水平。”
他补充说：“我们在这里看到的是细胞内物质的生物化学和基础物理之间的桥梁，使我们能够了解组织原则——不仅仅是细胞，而是整个身体。”
我们所有的染色体都是由染色质构成的，染色质包括半组蛋白（或结构蛋白）和半DNA，它们被组织成长串，上面有珠状结构（核小体）。在细胞核内，染色质纤维与自身相互作用，凝结成染色体。染色质纤维还支持基因表达和染色体DNA复制。虽然人们对构成原子核的结构有一些了解，但这些结构是如何组织起来的，以及这些结构之间如何相互作用的全部程度还不为人所知。
Hansen解释说，研究小组过去50年对实验室生产的染色质凝胶进行了研究，以证明染色质凝胶存在于活细胞中，这对解释染色质凝胶的弹性和机械性能有重要意义。
例如，最近的研究表明，癌细胞中染色质的变形能力是一个重要的决定因素，它决定了它们是否能够挤过狭小的空间，在肿瘤外游走并转移到身体的其他地方——如果染色质是凝胶状的而不是液体的话，这一点就更容易解释了。Hansen说，癌细胞通过化学方式改变染色质的组蛋白部分来降低其粘性。
根据新的研究，这可以解释为一个过程，首先降低凝胶的强度，使其更易变形，然后使癌细胞在体内扩散。换句话说，确定这种凝胶状态是如何调节的，可以通过寻找让染色质凝胶保持在更硬状态的药物，就能预防转移。
Underhill说，对染色质的更好理解也会影响癌症的诊断。
“染色质的质地和外观是病理学家用来对病人的肿瘤样本进行临床评估的，”他说。“所以现在这是一个我们可以在染色质物质状态的新背景下重新定义的过程。”
Hansen相信染色质凝胶状状态的发现将为今后的研究提供一个指导原则，这项研究试图了解染色质的物质性质如何塑造细胞核的功能，以确保细胞及其组成的有机体的健康。
他说：“对我来说，最重要的一点是，这项研究凸显了我们在这一领域的知识是多么有限。目前，我们正致力于测试一种普遍持有的观点，即分子的物理尺寸决定了它们获取DNA的能力。我们正在进行的实验表明，这也可能是不正确的，我们非常兴奋地发现，染色质可以根据凝胶的性质和聚集在其周围的液体微环境来控制DNA的获取。”
Underhill补充道：“我认为这迫使我们回去看看教科书上的内容，并在‘这是液体’还是‘这是凝胶’的背景下，根据这个过程的实际发生方式重新解释很多信息。这将对我们如何看待未来的事物以及如何设计和解释实验产生很大影响。”
原文检索：Condensed Chromatin Behaves like a Solid on the Mesoscale In Vitro and in Living Cells
（生物通：伍松）