新浪科技訊 北京時(shí)間6月9日消息，人類和蚊子的細(xì)胞核都具有自己的形狀，目前，研究人員發(fā)現(xiàn)這兩種生物DNA變體非常微妙，可以轉(zhuǎn)化為不同形態(tài)，甚至能使人類DNA結(jié)構(gòu)像蚊子DNA一樣。

　　人類和蚊子DNA之間的差異不僅限于基因密碼的字母排列，如果你切開人類細(xì)胞和蚊子細(xì)胞，用顯微鏡仔細(xì)觀察它們的細(xì)胞核，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的染色體是用一種截然不同的“基因折紙”方式進(jìn)行折疊，現(xiàn)在研究人員現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)如何將一種DNA折疊成另一種DNA的形狀，可使人類DNA像蚊子DNA一樣形成線圈結(jié)構(gòu)。



　　荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)癌癥生物學(xué)博士候選人克萊爾·霍恩坎普說：“在人類細(xì)胞核中，染色體是整齊排列在一起的?！彼诿襟w視頻采訪中，一邊揉皺著紙張，一邊在視頻電話中指出，與人類細(xì)胞核不同，蚊子細(xì)胞核中的染色體在中間部位出現(xiàn)折疊。她一邊說，一邊將手中的幾張紙對(duì)折起來，像書架上的書一樣整齊放好，“書頁”朝外。

　　霍恩坎普正在研究一種參與細(xì)胞分裂的蛋白質(zhì)——凝縮素II，在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，她破壞了人類細(xì)胞中的這種蛋白質(zhì)，從而觀察其對(duì)細(xì)胞周期的影響。就像經(jīng)過精心編排的動(dòng)作，由此產(chǎn)生的細(xì)胞染色體會(huì)重新折疊，但它不像人類細(xì)胞核中DNA那樣重新折疊，相反，它會(huì)演變成對(duì)蚊子細(xì)胞核內(nèi)部的最佳結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)。

　　與此同時(shí)，美國德克薩斯州貝勒大學(xué)基因組結(jié)構(gòu)中心博士后研究員奧爾加·杜琴科正在依據(jù)染色體形成的3D結(jié)構(gòu)對(duì)基因組進(jìn)行分類，作為多機(jī)構(gòu)項(xiàng)目“DNA動(dòng)物園”的聯(lián)合主管，她發(fā)現(xiàn)了一些獨(dú)特的DNA模式。

　　杜琴科說：“從本質(zhì)上講，我們可以把人類和蚊子DNA分為兩個(gè)基本結(jié)構(gòu)，人類基因組具有緊密纏繞和天然隔離的屬性，而蚊子基因組的排列則比較松散，無論我們研究了多少支物種，染色體都具有兩種基本形狀的變體。”

　　令人感到困惑的是，杜琴科最新研究表明，一些世系基因會(huì)使用一種形態(tài)，之后進(jìn)化而第二種形態(tài)，然后在很多情況下又會(huì)進(jìn)化至一種形態(tài)。然而，她并不知道什么因素驅(qū)動(dòng)這種變化（如果有的話）。

　　當(dāng)他們?cè)趭W地利一次會(huì)議上展示這項(xiàng)最新研究時(shí)，兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)意識(shí)到他們正在從不同角度解決同一個(gè)問題，從本質(zhì)上講，霍恩坎普發(fā)現(xiàn)可以折疊染色體的蛋白質(zhì)，杜琴科發(fā)現(xiàn)霍恩坎普的實(shí)驗(yàn)在進(jìn)化時(shí)間尺度上能自然進(jìn)行。


　　在他們決定合作之后，出現(xiàn)全球范圍的新冠疫情大爆發(fā)，隨著實(shí)驗(yàn)室實(shí)地操作的中斷，合作者開始轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)模擬，從而更好地理解凝縮素II在細(xì)胞核組織中的作用。在美國萊斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的幫助下，他們模擬了凝縮素II對(duì)基因組數(shù)百萬至數(shù)十億個(gè)基因字母的影響，證實(shí)了霍恩坎普在之前實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。

　　在5月28日發(fā)表在《科學(xué)》雜志的一項(xiàng)基因分析中，研究人員觀察了24支物種，發(fā)現(xiàn)染色體排列松散的物種存在一個(gè)共同點(diǎn)：破裂的凝縮素II基因。

　　未來的研究將致力于研究細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的進(jìn)化優(yōu)勢，當(dāng)研究人員檢查基因表達(dá)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)染色體的折疊結(jié)構(gòu)僅輕微影響基因表達(dá)，或者影響不同基因產(chǎn)生的每種蛋白質(zhì)的多少，該發(fā)現(xiàn)令霍恩坎普感到驚訝。

　　考慮到DNA折疊對(duì)基因表達(dá)的影響微乎其微，我們還不清楚為什么某些物種會(huì)以不同方式折疊它們的DNA，然而，由于這兩種DNA折疊方法都是在生物進(jìn)化樹中發(fā)現(xiàn)的，每種方法的微妙影響可能具有重大意義。杜琴科說：“染色體3D結(jié)構(gòu)的變化似乎是微調(diào)的結(jié)果，然而究竟是怎么調(diào)整的，仍然是個(gè)謎團(tuán)?！?br>

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