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将基因锁定的纳米结构

来源:Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate 2018-01-12 14:03 1511人浏览

【盖德化工网 每日热点】无线耳机,两个yo-yos由绳子、耳罩连接:所有这些东西都可以用来描述细胞核中的一个微小结构。几十年来,科学家们只能推测异染色质的形状,一种染色质——由紧密排列的DNA和蛋白质组成。然而,最近来自Okinawa Institute of Science and Technology, Graduate University (OIST) 的研究人员通过低温电子显微镜中新的高对比度成像,已经能够确定它的结构。他们的研究成果发表在今年1月的《分子细胞》杂志上。

新的研究表明,尽管异染色质的密度很高,但它的密度可能比我们之前认为的要小。由核小体——DNA和蛋白质的卷状束——组成的异染色质由一种叫做“异染色质蛋白1(HP1)”的类似魔术贴的特性连接在一起。这个基本特性允许身体“锁定”基因,这样它们就不能被转录。

“我们所知道的生命依赖于这些原则。”该论文的主要作者之一,也是冲绳大学(OIST)科学与技术研究所分子低温电子显微术部门的负责人Matthias Wolf说。

“这项工作是一个非常有成效的合作的例子,任何一个研究小组都不可能单独完成,”早稻田大学研究报告的主要作者Hitoshi Kurumizaka说。在论文中,研究人员与Shinichi Machida教授一起,在体外成功地纯化了异染色质。OIST的研究人员在低温电子显微镜下用玻璃状的无定形冰对这些样品进行了成像,冰晶中含有数百块异染色质。

科学家们使用计算机算法将单个粒子按类型进行分类,从而“切除”出那些朝着同一方向的粒子。然后,他们将这些数字剪切块叠放在一起,结合成百上千的图像,创造出一幅更清晰的图像。Wolf用双手展示了这个概念。

“如果一切都很合适,那么拇指和手指就会对其。”他说,“你就会得到更高的分辨率。”

基于这些图像,沃尔夫和他的同事们对异染色质进行了三维重建。由于该结构的灵活性,很难精确地了解其形状,该小组组长、论文的第一作者Takizawa说。Takizawa收集了成千上万的单个粒子的图像以获得更好的分辨率。

“我们对它的外观感到惊讶,”他谈到异染色质的形状时说,“但这可能与其他功能相一致,就像其他蛋白质与暴露DNA的结合一样。”

在未来,研究人员希望利用他们的知识来理解更高阶的结构,比如整串的核小体。

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