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美开发出生成人工染色质的技术

发布时间:2011年05月21日 11:24 | 进入复兴论坛 | 来源:科技日报

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  本报讯(记者常丽君)据美国物理学家组织网5月20日(北京时间)报道,美国宾夕法尼亚大学研究人员通过一种新的实验技术,对基因组中所有成分实现高度控制,生成均匀一致的染色质串珠结构,并开发出分析染色体结构的计算机工具,揭示染色体复杂的组装过程。新研究在用DNA链人工包装染色体方面取得重要进展,也为基因组生化研究开辟了新途径。相关论文发表在5月20日的《科学》杂志上。

  染色体由DNA链和相关蛋白质缠绕弯曲,高度压缩包装而成。研究小组首先从酵母菌细胞中提取完整的DNA染色体组,经过培养提纯,然后加入相等分量经纯化的组蛋白(DNA与组蛋白的重量比例固定为1∶1)。组蛋白是DNA链缠绕成染色体的基本材料,这样包装过程就开始了。

  经过包装后,细长的DNA基因链包围着一颗颗组蛋白形成串珠一样称为核小体的小结,均匀分布在未打结的DNA链上。核小体是一种染色质结构,进一步卷曲压缩则成为染色体。之前其他研究显示,组蛋白和DNA也能各自沿着DNA链制造一些核小体结点,但这些串珠的整体结构却和细胞内形成的染色质大不一样。

  研究小组找到了一种新方法,在实验中加入了酵母菌提取物和ATP,染色质改造酶从ATP中提取了必须的能量,沿着DNA重新配置核小体,重新构造出与细胞内染色质一样的人造染色质结构。

  领导该研究的菲利普 科博解释说,染色质改造酶会很活跃地包装核小体,排除每个基因最初所遭遇的障碍,生成了位置均匀一致的核小体珠链。如果没有酵母菌提取物和ATP,在实验开始时核小体只能随机散布。

  最关键的是,研究小组还开发出一种计算机图形组装算法,成为从外部研究染色体成分的有力工具,这样,科学家就能“看到”酵母菌细胞中超过6万多个核小体形成染色质的排列方式,从而首次在实验中实际探测到了染色体的结构、功能和它们的组成基因。

  染色质组装过程中的缺陷会导致多种疾病,包括一些癌症和慢性紊乱。更直接地研究染色质属性和其组装形状,有助于理解疾病形成并找到相应疗法。

  总编辑圈点:

  人体内各种细胞,虽然大小不一,形态各异,功能也不相同,但它们都是生命活动的基本场所,其基本结构是一样的。细胞是由细胞核、细胞质和细胞膜组成,在细胞核中,有一种易被碱性染料染上颜色的物质,就是染色质。它是调节生物体新陈代谢、遗传和变异的物质基础。生成人工染色质技术的研发成功让人欣喜,但其能不能代替天然染色质还有待实践的检验,但愿这种人工染色质能给人类带来福音。(科技日报)