首次观察到染色体独特的运动模式
首次观察到染色体独特的运动模式
2018/08/24 11:26:34
DNA和染色体携带着使我们存在的基本遗传信息。现在，科学家已经发现了染色体如何在我们的细胞内以新的方式移动——并且这种运动可能在我们的细胞功能中发挥作用。
我们的大多数细胞含有23对染色体——这意味着每个细胞有大约60亿组碱基对。
如此多的分子封装在狭小的空间中，但不知怎的，它从来不会纠结到一起。这就是研究团队利用计算机建模的力量希望能够搞清楚的事情。
德克萨斯大学奥斯汀分校的生物物理学家Dave Thirumalai说：“我们不仅考虑分子的结构，还要弄清动态趋势；不仅要弄清楚大量的遗传信息是如何打包的，还要弄清楚各种基因座是如何移动的。”
“结果显示，重要的不仅仅是遗传密码本身。如果染色体不再运动，最终可能会导致细胞功能失常。”
研究团队检查了人类两条不同的染色体-5和10-，以了解它们的运动方式。在下面的gif中你可以看到5号染色体的运动。在复制之后——细胞分裂过程的一部分——它一开始看起来像一个杂乱的线索。
The University of Texas at Austin
然而，研究人员说，它开始拉扯自身，首先沿着它的长度结块——就像一根绳子上串的珠子——然后坍缩成一个紧密的球。
他们观察到，总的来说，染色体的运动有些迟钝，而且有些部分比其他部分移动得更快。此外，染色体在不同细胞内的移动方式不同，例如，某些染色体在某些细胞中可能比其他细胞中更慢。研究人员认为，这可能会对细胞的行为产生影响。
它也可能造成健康问题——两条染色体上的基因对应着一系列疾病。对于5号染色体，那是是帕金森症，某些形式的白血病和男性不育症。
10号染色体与一种名为卟啉症的血液病有关(传说英国国王乔治三世被该病折磨)，还有一种叫做胶质母细胞瘤的侵袭性脑癌和先天性耳聋。
我们知道与疾病相关的基因在染色体上的确切位置，即所谓的基因座。但是这项新的研究表明，仅知道它们的位置可能无法搞清所有的来龙去脉。这些基因座在空间中移动的方式，也会产生重要的影响。
“基因表达是细胞最重要的生物学功能之一，是一个动态而非静态的过程，”马里兰大学的生物物理学家Guang Shi说。
“对于可以在人体细胞中表达的每个基因，染色体中相对遥远的区域必须发生接触。当这些动力过程被破坏时，细胞可能因几个关键基因的表达失败而死亡，或者有时直接变成癌细胞。”
然而，接触究竟是如何发生的，以及染色体的运动在疾病发展过程中所造成的影响，都需要成为更进一步的研究。
这是该团队未来的主要课题。
Thirumalai说：“我们想看看癌细胞中是否有所不同，如果那里的染色体采用其他的运动模式，那将是非常有趣又引入遐思的现象。”
研究内容发表在Nature Communications上。