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核结构在细胞核中组织基因组的是什么

发布时间:2019-06-10 阅读:99

细胞核中活性与基因组无活性部分的空间分离对于基因表达控制至关重要。一项新的研究揭示了这种分离的主要机制,并将我们对核心的描述颠倒过来。

真核染色体由染色质构成,染色质是DNA和相关蛋白的复合物。根据转录活性和压实程度,可以区分两种类型的染色质,这两种类型在细胞核内在空间上分开。高度浓缩的部分由染色质区域组成,其含有很少的基因并且是转录失活的。

它被称为异染色质,位于细胞核的外围,靠近核膜。另一方面,常染色质富含基因并且对应于基因组的活性部分。它占据细胞核的内部区域,密度较小,因此基因表达所需的蛋白质机器更容易接近。这种基因组组织的一般模式几乎存在于所有真核细胞类型中,

由位于慕尼黑Biocenter的Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)的Irina Solovei领导的团队与Job Dekker(马萨诸塞大学医学院)和麻省理工学院Leonid Mirny的物理学家(医学工程研究所)合作开展的研究和科学)现在表明染色质分离的驱动力是无活性的异染色质,并且常染色质和异染色质的“默认”染色质分布是相反的。新发现发表在“自然”杂志上。

已经提出了许多机制来解释染色质如何在细胞核内分离,但是它们中没有一个是决定性的,主要是因为很难分析两种染色质类型在常规细胞核中的相互作用,其中异染色质拴在核膜上。“因此,对于我们的研究,我们选择了所谓的倒置细胞核,”Solovei说。她和她的慕尼黑同事大约10年前在夜间活动的哺乳动物的视网膜中发现了这些细胞核,在那里它们被限制为被称为视杆细胞的感光细胞类型。

在棒中,紧密凝聚的异染色质包装在细胞核内部,而活性常染色质直接位于核膜下 - 这是一般规则的一个独特例外。结果表明,杆状核的异染色质核心充当微透镜会聚光,从而改善夜间视网膜的光学特性。来自同一组的后续研究揭示了这种非典型核缺乏两种蛋白质复合物的反转机制,这两种蛋白质复合物通常将异染色质连接到核膜的内层表面,即核层。

利用现代显微镜和分子生物学技术相结合的数据,研究人员现在已经生成了单个染色体和整个细胞核的聚合物模型。通过模拟这些聚合物在不同条件下的行为,他们能够研究两种染色质组分和核层之间和之间相互作用的作用。这些研究表明单独的异染色区域之间的相互作用足以进行染色质分离,而常染色质中的相互作用对于该过程是不必要的。

“我们的研究结果表明,倒核在概念上代表了默认的核结构,”米尔尼说。“虽然异染色质与核层的相互作用对于建立传统建筑至关重要。”“在这方面,”Solovei说,“有趣的是,为什么大多数真核生物都具有常规核,以及异染色质在核周边定位的功能相关性是多么令人感兴趣。”

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