我们的基因组在每个细胞分裂处都被打包成紧凑的染色体。但究竟究竟这只持续几分钟的包装过程,研究人员现在才开始清理。他们的观察表明,DNA首先放置在更小的环中,然后蛋白质马达将这个加厚的链变成螺旋形螺旋楼梯。包装过程的这个“脚本”不仅解决了几十年前的谜团,而且澄清了一个基本的生活过程 - 它还将以前相互冲突的理论结合在一起。
综观在我们的身体细胞中的DNA,然后将遗传物质通常类似一束卷积意大利面条的:DNA链松散结块和病症似乎在细胞核中。这允许细胞机器访问和读取单个基因。但细胞分裂显示出完全不同的图像:突然间,整个基因组呈紧凑,整齐分离的染色体形式。通常1.80米长的DNA线程现在形成微小的X或Y形包。在有丝分裂中,它们可以很容易地分布到两个子细胞中。“这是遗传学中最基本的过程之一,”马萨诸塞大学的资深作者Job Dekker说。因为如果这个DNA包装过程不正确,
但是,如何将电池打包从传播他们的DNA,染色体中的丝状形式,它困惑生物学家超过一百年。虽然它是目前已知的是,在染色体DNA形成了一系列密集的循环,而是从一个状态DNA究竟是如何进来另一方面,一直不清楚。“整个过程只需要十到十五分钟 - 这真是太棒了,”德克尔说。为了解开蜂窝包装机械的“脚本”,德克尔和他的同事们使用的伎俩:通过化学基因操纵他们带来了鸡的细胞对它们的遗传物质的包装同时开始。
第一个循环,然后是螺旋
事实证明,当前期开始 - 从而形成染色体的过程 - DNA的丝状块状物收缩成较粗的杆状结构。正如研究人员发现的那样,一种特殊的蛋白质在这里起着至关重要的作用:前期的Condensin II确保DNA线形成一系列紧密贴合的环 - 从而缩短了线程。蛋白质分子形成折叠DNA的框架。随着向前中期的转变,细胞核开始缓慢溶解。现在第二种蛋白质开始运作:Condensin I.这将DNA环分成更小的亚基,然后使链条自身像螺旋形楼梯一样螺旋状缠绕。研究人员解释说,在几分钟的过程中,遗传物质将自己包裹在更厚,更扁平的螺旋中。因此,束变得越来越短,直到它们以紧凑的染色体形状结束。
这是第一次,很明显细胞在分裂之前用什么“脚本”来包装它的基因组 - 这个过程同时是多么复杂和优雅。这不仅解释了所有更高单元中的基本过程之一,还有助于更好地理解并可能防止此包装过程中的错误。此外:“这个模型调和了近几十年来发生的许多看似矛盾的观察,”Dekker和他的同事说。虽然一些研究人员在染色体中发现了螺旋结构的迹象,但其他人大多看到了环状。目前的结果显示两派都是对的。因为对于遗传物质的包装,DNA被置于多层环和螺旋状螺旋中。