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科学家首次绘制染色体运动轨迹!我们体内的DNA究竟是怎样移动的?

2018-08-17 11:40:18 来源: 前瞻网 作者:
摘要:
经过多年对人类染色体的研究,科学家们终于能够绘制出它们的运动轨迹。
人类染色体是我们身体中被研究最多的元素之一。首先,这是因为这些线状结构携带着我

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经过多年对人类染色体的研究,科学家们终于能够绘制出它们的运动轨迹。

人类染色体是我们身体中被研究最多的元素之一。首先,这是因为这些线状结构携带着我们的DNA和构成人体每个细胞的遗传密码。

一个人本质上有23对染色体和30亿对被包裹在蛋白质上的碱基对DNA。这意味着每个细胞有大约60亿个碱基对DNA。

在发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一项新研究中,据报道,研究人员首次绘制了染色体的运动轨迹图。通过计算机建模,研究人员得以观察到数十亿的DNA碱基对是如何不可思议地压缩到一个超小的空间而不被纠缠在一起的。

德克萨斯大学化学系的教授Dave Thirumalai说:“我们选择的不是结构,而是从动力学方面弄清楚大量的基因信息是如何被打包的,以及各种基因位点是如何移动的。”

“我们了解到不仅仅遗传密码是你需要担心的,如果基因运动的时机不对,你也可能会出现功能性失常。

Thirumalai和他的同事,马里兰大学研究生Guang Shi,通过计算机模型观察了两条截然不同的染色体的运动——染色体5和染色体10。

根据他们的论文,其中一条染色体一开始看起来就像一个展开的纱线球,接着进行基因复制。然后,它又慢慢地自己折叠起来,形成染色体滴,看起来像串在项链上的玻璃珠,然后再回到它球形的形状。这种运动甚至在染色体到达致密期后仍在继续。

“我们发现染色体的运动是缓慢的,让人想起玻璃样的行为。我们相信这可能会对细胞的个体和集体行为产生深远的影响。此外,染色体的不同区域以不同的速度运动。

Thirumalai和Shi认为这种运动可能对细胞的行为有显著的影响。此外,它还可能对健康造成影响,因为5号和10号染色体都能引起一系列人类疾病

5号染色体与帕金森病、白血病和男性不育症有关。10号染色体被认为是引起一种特殊的先天性耳聋和血液病卟啉症的原因,卟啉症是一种被称为胶质母细胞瘤的恶性脑癌。

“基因表达是细胞最重要的生物学功能之一,它是一个动态过程,而不是静态的。”Shi说。

“人类细胞如果想要表达每一个基因,染色体的远端区域必须参与这个过程。”当这些动态过程被打断时,细胞可能会因为一些关键基因的表达失败而死亡,或者有时会变成癌细胞。

研究人员目前正计划继续研究不同类型染色体的运动过程,并了解异常细胞是否有自己的一套运动过程。

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