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我國科學家率先解析30納米染色質高清晰結構

作者:AJ真人生物 日期:2014-08-05 15:25:41 信息來源:/

困擾研究人員30多年的最基本分子生物學問題獲得了突破。4月25日,《科學》雜誌刊登了中國科學家的長篇論文,宣布解析了“30納米染色質高級結構”,這使人類知道了決定同卵雙胞胎存有差異的“30納米染色質”的結構。

 

據該論文的作者之一、中科院生物物理研究所研究員李國紅介紹,遺傳信息DNA是經過凝縮之後聚集在隻有幾個微米的細胞核裏的,其核小體以密集堆積的方式形成了一種直徑在30納米左右的管狀螺旋體,即30納米染色質纖維。目前國際上對30納米染色質纖維這一超大分子複合體的組裝和調控機理還不清楚,對於其精細結構組成也有很大爭議,“30多年來,對其結構的研究一直是現代分子生物學領域麵臨的最大挑戰之一”。

 

李國紅與生物物理所研究員朱平經過四五年的密切合作與不懈努力,成功建立了一套染色質體外重建和結構分析平台,利用一種冷凍電鏡單顆粒三維重構技術,在國際上率先解析了30納米染色質的高清晰三維結構,在破解“生命信息”的載體——30納米染色質的高級結構研究中取得了重大突破。朱平說,這一結構提示了30納米染色質纖維以4個核小體為結構單元,各單元之間通過相互扭曲折疊形成了一個左手方向的雙螺旋高級結構,它還明確了組蛋白H1在30納米染色質纖維形成過程中的重要作用。

 

據了解,本研究論文的評審人曾評論說:“30納米染色質結構是最基本的分子生物學問題之一,困擾了研究人員30餘年”,該結果是“目前為止最有挑戰性的結構之一”,“在理解染色質如何裝配這個問題上邁出了重要的一步”。

 

高等生物的遺傳信息是儲存在染色體的DNA中,每一個個體具有200多種不同細胞,這些細胞都是從單個受精卵細胞發育分化而來。奇怪的是,雖然它們具有相同的遺傳信息,但它們的形態和生理功能卻大相徑庭。以往的研究揭示,生命體通過調控細胞核內染色質結構(特別是30納米染色質高級結構)的動態變化來有選擇地進行基因的激活和沉默,從而控製細胞自我維持或定向分化,決定細胞的組織特異性和細胞命運,進而形成複雜的組織、器官和個體。此次研究首次明確了染色質這個調控平台的結構組成以及選擇性的基因激活和沉默是如何發生的。有專家表示,研究染色質的高級結構及其調控機製對於理解細胞增殖、發育及分化過程中一些重要基因的表達差異及表觀遺傳學調控機理具有重大意義。

 

此項成果是生物物理所朱平研究組、李國紅研究組、許瑞明研究組長期合作的結果。它得到了科技部973計劃、國家自然科學基金委重大研究計劃項目及中科院戰略先導科技專項等的資助。

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