染色体是这样移动的

来源:煎蛋网发布时间:2018-08-24

对细胞功能而言,DNA运动的重要性仅次于遗传信息本身。

DNA和染色体携带着使我们存在的基本遗传信息。现在,科学家已经发现了染色体如何在我们的细胞内以新的方式移动——并且这种运动可能在我们的细胞功能中发挥作用。

我们的大多数细胞含有23对染色体——这意味着每个细胞有大约60亿组碱基对。

如此多的分子封装在狭小的空间中,但不知怎的,它从来不会纠结到一起。这就是研究团队利用计算机建模的力量希望能够搞清楚的事情。

德克萨斯大学奥斯汀分校的生物物理学家Dave Thirumalai说:“我们不仅考虑分子的结构,还要弄清动态趋势;不仅要弄清楚大量的遗传信息是如何打包的,还要弄清楚各种基因座是如何移动的。”

“结果显示,重要的不仅仅是遗传密码本身。如果染色体不再运动,最终可能会导致细胞功能失常。”

研究团队检查了人类两条不同的染色体-5和10-,以了解它们的运动方式。在下面的gif中你可以看到5号染色体的运动。在复制之后——细胞分裂过程的一部分——它一开始看起来像一个杂乱的线索。

染色体是这样移动的

然而,研究人员说,它开始拉扯自身,首先沿着它的长度结块——就像一根绳子上串的珠子——然后坍缩成一个紧密的球。

他们观察到,总的来说,染色体的运动有些迟钝,而且有些部分比其他部分移动得更快。此外,染色体在不同细胞内的移动方式不同,例如,某些染色体在某些细胞中可能比其他细胞中更慢。研究人员认为,这可能会对细胞的行为产生影响。

它也可能造成健康问题——两条染色体上的基因对应着一系列疾病。对于5号染色体,那是是帕金森症,某些形式的白血病和男性不育症。

10号染色体与一种名为卟啉症的血液病有关(传说英国国王乔治三世被该病折磨),还有一种叫做胶质母细胞瘤的侵袭性脑癌和先天性耳聋。

我们知道与疾病相关的基因在染色体上的确切位置,即所谓的基因座。但是这项新的研究表明,仅知道它们的位置可能无法搞清所有的来龙去脉。这些基因座在空间中移动的方式,也会产生重要的影响。

“基因表达是细胞最重要的生物学功能之一,是一个动态而非静态的过程,”马里兰大学的生物物理学家Guang Shi 说。

“对于可以在人体细胞中表达的每个基因,染色体中相对遥远的区域必须发生接触。当这些动力过程被破坏时,细胞可能因几个关键基因的表达失败而死亡,或者有时直接变成癌细胞。”

然而,接触究竟是如何发生的,以及染色体的运动在疾病发展过程中所造成的影响,都需要成为更进一步的研究。

这是该团队未来的主要课题。

Thirumalai说:“我们想看看癌细胞中是否有所不同,如果那里的染色体采用其他的运动模式,那将是非常有趣又引入遐思的现象。”

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