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染色体DNA被堆积在染色质的堆叠层中

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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。该研究发表在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。

在细胞核中,DNA与组蛋白结合,形成长链核小体,称为染色质纤维。在由Uan-Ramon
Daban教授指导的UAB生物化学和分子生物学系的染色质实验室中,2005年发现有丝分裂染色体的染色质形成多层板。这是一个令人惊讶的结果,一直受到批评,因为不期望染色质的线性纤维可以产生平面结构,并且因为它基于传统的电子显微镜和原子力显微镜技术,分别需要吸附样品。碳和云母的平坦表面。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被密集地堆积,形成堆叠的染色质片,其通过核小体之间的相互作用而稳定。

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(未交联和未经处理的对比剂)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且复杂,因此在该工作中使用低温电子断层摄影术,因为该技术允许捕获具有不同倾斜角的许多图像,并且最终获得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。获得的厚度测量值(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,染色质层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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