日观察到DNA在细胞中呈不规则结构的证据
2017-02-18
生物学教学 2017年12期
据2017年7月21日《科技日报》报道,日本国立遗传学研究所前岛一博与野崎慎研究团队,利用设计的超分辨率荧光显微镜观察单个的核小体,并首次发现:细胞核中多数核小体呈不规则折叠,形成直径约为160 nm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;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;细胞的多数活动是从DNA检索遗传信息开始的。据此结果,研究人员推断:由于检索领域庞大,从细胞核检索遗传信息效率很低,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。相关研究论文发表在美国《分子细胞》杂志上。
据介绍,在构成身体的每一个细胞中,有全长可达2 m的DNA。这些DNA是直径2 nm的细丝,被酒桶形状的蛋白质组缠绕,形成直径约11 nm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 nm左右的染色质纤维,然后再呈螺旋状缠绕为分层结构。但这一学说于2008年被前岛一博推翻。当时,前岛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,但此后,由于其结构非常微小,仅为纳米级,利用光学显微镜未能观察到DNA实体在活细胞中的真实结构和排布情景。