染色體長得像 X 形?90% 時間內看起來可能跟書上教的不同

(首圖來源:Xiaowei Zhuang lab/phy.org)
(首圖來源:Xiaowei Zhuang lab/phy.org)

【文‧Emma stein】

在教科書中,X 形染色體看起來就像一把園藝剪刀,不過科學家表示,染色體在 90% 時間裡都不是長這樣。

所有生物體都需要不斷製造新細胞來替換失去正常功能的衰老細胞,為此,細胞分裂並複製 DNA(去氧核糖核酸),通常單個雙股螺旋去氧核糖核酸和 5 種被稱為組蛋白(histone)的蛋白質構成染色體,作為基因的主要載體,當染色質完全濃縮時,染色體便呈現厚厚的 X 形結構,這也是教科書教導的樣子。

觀察染色質結構很難,但化學生物學家 Jun-Han Su 團隊還是開發出新方法繪製出染色體的高解析 3D 成像,確認每個 DNA 鏈的連接點如何相互影響以維持正常功能或引起疾病,畢竟複製或重新纏繞遺傳物質過程只要發生一個失誤,都可能導致基因突變或功能失常。

而藉由 3D 成像技術沿著 DNA 鏈將基因座(locus,也稱為「基因位點」)多個快照連接在一起,研究人員表明 90% 時間裡染色體都不是教科書上所呈現的 X 形,且分析染色體結構隨時間的變化,能幫助科學家更理解細胞的分裂複製過程。

此外,過去科學家已知染色質分布也有分成都市與郊區,現在透過最新高解析圖像,研究人員發現含有許多基因的「都市區」傾向於聚集到任何染色體上的相似區域,一種想法認為基因豐富的區域是基因轉錄的活性位點,因此像工廠一樣聚在一起能提高生產效率。

雖然在確認這一理論之前還需要進行更多研究,但現在可以肯定的是染色質局部環境會影響轉錄活性,結構也確實會影響功能。要知道人體每個細胞中的每條染色體看起來像什麼,這還是個浩蕩的大工程。新論文發表在《Cell》期刊。

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