Blobel說，盡管細(xì)胞周期至關(guān)重要，但是此前很少有科學(xué)家研究過染色質(zhì)重建的機(jī)制。“在生物學(xué)中，基因組究竟是如何在細(xì)胞核中組裝的，這一直是一個(gè)懸而未決的問題。一個(gè)細(xì)胞的基因組中的所有DNA堿基，如果解開成一條直線，將延伸兩米。但是，這種遺傳物質(zhì)被限制在每個(gè)細(xì)胞核內(nèi)的一個(gè)小空間里，這就需要高度有組織的包裝?！?/span>
這些研究人員在來自一種成熟小鼠模型的造血細(xì)胞中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他們使用了復(fù)雜的稱為高通量染色體構(gòu)象捕獲（high throughput chromosome conformation capture, Hi-C）的技術(shù)，該技術(shù)可以檢測(cè)染色體DNA中特定位點(diǎn)之間在三維空間中的相互作用，并構(gòu)建這些相互作用的圖譜。這些圖譜還使得他們能夠在細(xì)胞周期的不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)量這樣的相互作用?？傮w而言，這些工具在有絲分裂期間以及之后的子細(xì)胞核重建過程中檢測(cè)到大約20億次相互作用。
這項(xiàng)新的研究檢測(cè)到染色質(zhì)中結(jié)構(gòu)的形成：轉(zhuǎn)錄活性區(qū)室和轉(zhuǎn)錄沉默區(qū)室的出現(xiàn)和擴(kuò)展；在基因組調(diào)節(jié)區(qū)域之間建立聯(lián)系；有助于塑造基因組的結(jié)構(gòu)蛋白CTCF和黏連蛋白（cohesin）的變化。Blobel說：“我們的發(fā)現(xiàn)描述了染色體在有絲分裂后自我重建的動(dòng)態(tài)層次框架?！?/span>
除了描述細(xì)胞生物學(xué)中的關(guān)鍵過程外，這項(xiàng)新的研究還深入研究了Blobel所說的“染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄之間的復(fù)雜相互作用”。轉(zhuǎn)錄，即DNA中編碼的信息轉(zhuǎn)移到RNA中，在有絲分裂期間暫時(shí)停止，但在有絲分裂之后會(huì)在子細(xì)胞中重新激活。由于破壞正?；蚪M結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)錄的基因突變可以在疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此更好地了解染色質(zhì)結(jié)構(gòu)具有潛在的臨床重要性。
舉一個(gè)例子，費(fèi)城兒童醫(yī)院和其他地方的研究人員已經(jīng)研究了黏連蛋白?。╟ohesinopathies），即黏連蛋白中的缺陷會(huì)導(dǎo)致多系統(tǒng)遺傳疾病，比如多毛發(fā)育障礙綜合征（Cornelia deLange syndrome）。Blobel說：“染色質(zhì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的異常與疾病有關(guān)，因此我們的研究的一個(gè)意義是應(yīng)該從細(xì)胞周期的角度來研究影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的疾病?！?/span>
總之，Blobel補(bǔ)充說：“這項(xiàng)新的研究為生物學(xué)中的一個(gè)關(guān)鍵過程---染色質(zhì)在空間和時(shí)間上的組裝---的基本方面提供了重要見解?！?br data-filtered='filtered'>
參考文獻(xiàn)：
1.Haoyue Zhang et al. Chromatin structure dynamics during the mitosis-to-G1 phase transition. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1778-y.
2.Scientists detail how chromosomes reorganize after cell division
https://phys.org/news/2019-12-scientists-chromosomes-cell-division.html
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