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染色体是由堆叠层形成的

一项基于低温电子显微镜技术的新研究表明,在有丝分裂期间,染色体DNA被堆积在染色质的堆叠层中。这项研究发表在EMBO期刊上,证实了UAB研究人员十多年前提出的令人惊讶的结构,但由于所用技术的局限性而受到批评。

染色体是由堆叠层形成的

在细胞核中,DNA与组蛋白结合,形成称为染色质纤维的核小链长链。在UAB的生物化学和分子生物学系的染色质实验室,由Joan-Ramon Daban教授指导,研究人员在2005年发现有丝分裂染色体的染色质形成多层板。这一惊人的结果受到了批评,因为预计染色质的线性纤维不会产生平面结构,并且因为它基于传统的电子显微镜和原子力显微镜需要分别在碳和云母的平坦表面上吸附样品的技术。此外,在电子显微镜的情况下,样品必须用化学交联剂固定,用对比剂处理并脱水。

在EMBO期刊上发表的一项基于低温条件下的电子显微镜和同步辐射X射线散射的新研究表明,在有丝分裂染色体中,DNA密集堆积,形成层叠的染色质片,通过核小体之间的相互作用来稳定。

在这项新研究中使用的低温电子显微镜技术的优点是样品(未交联和未处理的对比剂)悬浮在水溶液中,即使在成像过程中也保持冷冻在-180℃。由于要研究的结构大而复杂,因此使用低温电子断层扫描。这允许捕获具有不同倾斜角度的许多图像,从而获得所分析结构的三维重建。

三维重建显示,在生理离子条件下维持的人染色体发出的染色质是平面的,并形成多层板。厚度测量(单层7.5nm;两层接触13nm)表明板由单核小体层形成,它们在它们之间相互交叉。互补X射线散射实验显示在6nm处具有主峰,其可以与层之间的距离以及通过其侧面相关联的核小体之间的距离相关联。

存在多层板,其尺寸对应于人染色体的直径(600nm)。这表明染色体是由染色质的堆叠层形成的,染色质垂直于染色体轴取向。该结构非常紧凑,可能具有在细胞分裂过程中保护基因组DNA完整性的功能。

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