发现发现一个蜂窝构建块作为凝胶,而不是先前相信的液体


浓缩的染色质在体外和活细胞上的培养基上表现得像坚实

艾伯塔大学研究人员在基因组生物学中找到了一个基本问题的答案,因为发现了DNA的核科学家:在我们细胞的细胞核中,是DNA和蛋白质的复杂包装,称为染色蛋白是固体或液体的染色蛋白。

在一个研究在杂志中发表的研究,研究团队,由肿瘤科学教授Michael Hendzel和Collaborator jeffrey Hansen来自科罗拉多州立大学,发现染色质既不是固体也不是液体,但更像凝胶的东西。

先前,亨汀和在液态中操作的核的其他元素的假设下,诸如生物化学的领域在染色状态下进行操作。这种对染色质挑战的物理性质的新了解,可以更准确地了解基因组如何编码和解码。

“我们都知道水和冰的区别,我们都明白,如果你想把两种东西联系在一起,例如,你不能用液体。你需要一根绳子,一种具有机械强度的东西,”亨德尔说,他也是北阿尔伯塔癌症研究所(CRINA)的成员。“这就是我们在这里讨论的。现在,我们对基因调控的所有理解在很大程度上都是基于这样的假设:自由移动的蛋白质能够找到DNA,而DNA的可及性只有在这种移动受阻时才会受到控制。所以这项研究可能会带来理解基因表达的不同方式。”

“另一种看着它的方式是骨骼,肌肉和结缔组织所有的物理性质都具有截然不同的物理性质,并且如果这些物理性质分解以某种方式分解,它几乎总是与疾病有关,”肿瘤部副教授副教授说,这几乎总是与疾病有关,Crina会员和该研究的贡献者。“在染色质的情况下,它是关于将这个原则缩放到细胞核的水平,因为它是连接的。”

“我们在这里看到的是连接起细胞内容物的生物化学和潜在的物理原理,使我们能够了解组织原理——不仅仅是细胞,而是整个身体,”他补充说。

我们所有的染色体都是由染色质构成的,染色质一半是组蛋白(或结构),一半是DNA,组成长串,上面有珠状结构(核小体)。在细胞核内,染色质纤维与自身相互作用,浓缩成染色体。染色质纤维也支持基因表达和染色体DNA的复制。虽然人们对构成原子核的结构有一些了解,但这些结构是如何组织的,以及这些结构之间如何相互作用的完整程度尚不清楚。

亨德尔解释说,该团队的发现与过去50年对实验室生产的染色质凝胶的研究相结合,证明了染色质凝胶存在于活细胞中,这对解释它们的弹性和力学特性具有重要意义。

例如,最近的研究表明,癌症细胞中染色质的可变形性是一个重要的决定因素的能力挤过小空间旅行外肿瘤和转移身体其它部位的东西更容易解释如果染色质是凝胶状,而不是液体。亨德尔说,癌细胞通过化学方法改变染色质的组蛋白部分,使其不那么粘。

根据这项新研究,现在可以解释为降低凝胶强度的过程,使其更易变形,并使癌细胞扩散到全身。明确这种凝胶状态是如何被调节的,可以通过找到能使染色质凝胶保持在更坚硬状态的药物,从而为预防转移提供新的方法。

昂德希尔说,对染色质更好的理解也可能影响癌症的诊断。

“染色质的质地和外观是病理学家曾经用于对患者肿瘤样本进行临床评估,”他说。“它真的正在研究染色质地如何在核中组织,使他们能够深入了解该临床诊断。因此,现在这是我们可以在染色质的材料状态的新背景下重新制作的过程。”

Hendzel表示,他自信地发现染色体的凝胶状状态将为未来的研究提供指导原则,寻求了解染色质的材料特性如何塑造细胞核的功能,以确保细胞的健康和它们弥补的生物体。

“我最重要的事情之一是,这项研究突出了我们知识在这一领域的知识有限,”他说。“目前,我们专注于测试众所周度的相信,即分子的物理尺寸决定了他们进入DNA的能力。我们正在进行的实验表明,这可能是不正确的,我们非常兴奋地学习控制访问的新机制基于染色质凝胶和周围组装的液体微环境的DNA。“

昂德希尔补充说:“我认为这迫使我们回过头去看教科书上的内容,重新解释有关‘这是一种液体’还是‘这是一种凝胶’这一过程实际是如何发生的很多信息。”“这将对我们如何真正思考未来的事物,以及我们如何设计和解释实验产生很大影响。”

该研究得到了国家科学基金会,加拿大卫生研究院和癌症研究会的补助金。

天体学

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