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细胞以两种不同的方式将 DNA 塞入细胞核

全球科技 焦点资讯 2021-09-03 阅读 1580

一项研究表明,将 DNA 塞入细胞核的方法只有很多种。

一个细胞的完整遗传蓝图或基因组被密集地包装在染色体中,将数米的 DNA浓缩到只有几微米宽的微小细胞容器中( SN: 8/24/15 )。但是染色体如何折叠以适应不同物种的细胞核尚不清楚。

研究人员在 5 月 28 日的《科学》杂志上报告说,似乎有两种方法可以将所有这些 DNA 填充到. 研究小组发现,细胞甚至可以通过灭活一种叫做凝聚素 II 的分子来翻转它们的排列。

阿姆斯特丹荷兰癌症研究所的分子生物学家克莱尔·霍恩坎普 (Claire Hoencamp) 说,如果染色体是纸片,那么有些染色体就像人类的染色体一样,看起来就像细胞核内的一个皱巴巴的球( SN: 10/8/09 )。其他的,如果蝇(黑腹果蝇),类似于堆叠的平张纸。

在这项新研究中,Hoencamp 及其同事创建了热图,分析了 24 种动物、植物和真菌物种细胞核中的染色体如何在各自的细胞内相互作用。休斯顿贝勒医学院的基因组学家奥尔加·杜琴科 (Olga Dudchenko) 说,这些图显示了细胞核中染色体之间的平均连接数——揭示了遗传分子如何折叠——“从白色到红色的范围内”。“越红,互动越多。红色越少,互动就越少。”

研究人员发现,纵观整个进化史,生命树上的生物已经在不同的包装方法之间切换。“我们与一个物种动物园合作,[起初]它看起来像是一个基因组折叠模式的动物园,”Dudchenko 说。“有些地图看起来像棋盘格图案。其他的看起来像带有奇怪 x 的床垫。” 随着时间的推移,很明显,许多相同的染色体折叠特征在不同物种中一次又一次地出现。

三种类型的相互作用导致堆叠的染色体片,使热图看起来像棋盘格或床垫。在一种相互作用中,例如在磨碎的花生 ( Arachis hypogaea ) 中看到的,不同染色体的末端倾向于接触。另一方面,来自果蝇等生物的染色体在中间相接。在面包小麦(Triticum aestivum)中观察到的相互作用中,不同染色体的臂在彼此之上折叠。

皱巴巴的球状染色体,就像红食人鱼(Pygocentrus nattereri)的染色体,具有第四种相互作用。在这些结构中,一条染色体以缠结的方式折叠在自身上,而不是与其他染色体接触,从而在热图上产生大的红色方块。

破坏凝缩蛋白 II 的一部分——一种蛋白质复合物,在细胞分裂时帮助组装染色体——可以切换细胞核的组织结构。研究小组发现,对凝聚素 II 的调整可以使皱缩的人核看起来像折叠的苍蝇的核。但是,尽管有完整的凝聚素 II,一些生物体还是有堆叠的薄片。霍恩坎普说,这意味着可能还有其他因素研究人员尚未发现推动细胞以特定方式将染色体塞入细胞核。

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