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来自研究机构

“解绕”染色体:染色体宽度决定因素的独特视角

日期:
2022年12月6日
来源:
早稻田大学
简介:
有丝分裂染色体是遗传物质遗传的关键。现在,我们已经知道,染色体的大小在生物体中是不同的。但是是什么决定了有丝分裂染色体的大小和DNA压缩的程度呢?科学家们研究了有丝分裂染色体的形成以寻找答案,并揭示了在一个物种中,染色体臂的长度决定了它的宽度。这些新的见解挑战了当前染色体形成的观点。
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染色体是DNA的高度浓缩形式,对细胞分裂至关重要。在有丝分裂过程中,染色体确保遗传物质在子细胞中平均分配。有趣的是,有丝分裂染色体中DNA凝聚的大小和程度因生物而异。这是如何调节的,即什么因素控制有丝分裂染色体的形成和尺寸,仍然是一个谜。

由早稻田大学早稻田高级研究所的Yasutaka Kakui博士领导的研究小组;Francis Crick研究所染色体分离实验室的Frank Uhlmann;和日本癌症研究基金会癌症研究所实验病理学部的Toru Hirota开始破解这个谜团。

这一切是怎么开始的?对于Kakui来说,正是他对染色体的迷恋促使他从事这项研究。“基因组DNA是如何储存在细胞内的?”这是一个古老而未解的问题。为了扩大我们对细胞如何准确地将遗传信息传递给后代的认识,我们需要了解染色体形成的分子基础。”这就是推动这项研究的原因,研究结果发表在《细胞报告》上。

在有丝分裂过程中,DNA经历重要的压实形成染色体。一种叫做凝缩蛋白的大蛋白环复合物在压实过程中起着关键作用。它结合在DNA上的特定位置,并通过形成环来压缩DNA。因此,科学家们知道凝缩蛋白对DNA的紧实至关重要,而DNA的紧实与染色体的尺寸密切相关——越厚的染色体越紧实。他们还知道凝缩蛋白结合位点的模式是物种特异性的。但是凝缩蛋白和染色质接触在决定染色体尺寸方面的确切作用尚不清楚。

研究人员探索了凝缩蛋白和染色质接触的各个方面,以解决手头的问题。他们利用高分辨显微镜和超分辨显微镜分别分析了萌发酵母和裂变酵母(酿酒酵母和pombe酵母)有丝分裂染色质接触与染色体臂长之间的关系。有确凿的证据表明,在间期和有丝分裂中,染色质接触之间的距离与臂长成正比。因此,较短的手臂接触距离较短,较长的手臂接触距离较远。这被发现是物种特异性的。

现在,更长的染色质接触距离导致更大的染色质环,这两者都是更宽的染色体臂的指标。因此,作者研究了出芽酵母和裂变酵母,得出结论:在一个物种内,较长的染色体臂总是较宽的。在酵母成功观察的激励下,他们将研究扩展到人类细胞,以发现同样的相关性。Kakui解释说:“我们意外地发现,在真核生物物种中,更长的染色体臂总是更厚,这有助于我们理解有丝分裂染色体在细胞分裂过程中是如何形成的。”他们的研究将是第一个确定染色体臂长决定有丝分裂染色体宽度的研究。

这项研究为有丝分裂染色体结构提供了独特的见解,挑战了目前有丝分裂染色体形成的观点。Kakui总结道:“我们的发现将开辟一条新的途径,通过控制有丝分裂的染色体结构来避免染色体流产,这可能是癌细胞形成和/或唐氏综合症等出生缺陷的原因。这可能会改变癌症治疗和/或生育治疗的医学治疗方法。”

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故事来源:

材料所提供的早稻田大学注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 角井安孝,克里斯托弗·巴林顿,草野义春,拉胡尔·塔达尼,托德·法尔森,广田彻,弗兰克·乌尔曼。染色体臂的长度是物种特有的决定因素,决定了染色体臂的宽度细胞的报道, 2022 doi:10.1016 / j.celrep.2022.111753

引用此页

早稻田大学。“解开”染色体:染色体宽度决定因素的独特视角。”《科学日报》。《科学日报》,2022年12月6日。< www.koonmotors.com/releases/2022/12/221206115734.htm >。
早稻田大学。(2022年12月6日)。“解绕”染色体:染色体宽度决定因素的独特视角。《科学日报》.2023年6月21日检索自www.koonmotors.com/releases/2022/12/221206115734.htm
早稻田大学。“解开”染色体:染色体宽度决定因素的独特视角。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2022/12/221206115734.htm(2023年6月21日访问)。

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