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腾讯登录EMBO J.：新发现挑战经典染色体组装模型
| 导读 | <p align="center"><img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201207/2012072216315973.jpg" alt="" width="300" height="243" border=&quo... |
<p align="center"><img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201207/2012072216315973.jpg" alt="" width="300" height="243" border="0" />
染色体(左)是紧密浓缩的和不规则折叠的核小体纤维组成的。</p>
根据一项最新的研究，在细胞分裂期间，人基因组中的DNA被组装成不规则折叠的纤维。
DNA缠绕在组蛋白周围形成核小体纤维，接着被称作集缩素蛋白(condensin)的大型蛋白复合体将核小体纤维紧密压缩成染色体。之前的很多研究提示着核小体被组装成规则性的直径为30纳米的纤维结构，从而使得人们提出经典的染色体组装模型。然而，其他的研究提示着这些规则性的纤维结构只存在于特定细胞类型中。
<!--more-->
为了解决这些相互冲突的结果，来自日本理化学研究所的Kazuhiro Maeshima和同事们研究了处于有丝分裂过程中的HeLa细胞的染色体结构，并且在研究中，他们使用了三种不同的技术：低温电子显微镜(cryo-electron microscopy)、小角X射线散射(small-angle X-ray scattering, SAXS)和超小角X射线散射(ultra-small X-ray scattering, USAXS)。
这三种技术都产生前后一致性的研究结果。研究人员发现，每相隔大约11纳米而不是更长的距离，就能够检测到重复结构(repeating structure)，这就提示着染色质就好像是由一条不规则折叠的绳子上的一串珠子组装而成的。USAXS方法进一步揭示染色体拥有一种分形性质：同样的结构按照不同的大小进行重复，因而这些结构排列成杆状。
为此，Maeshima和同事们提出两种可能的解释。第一种就是集缩素蛋白结合到DNA上的特异性位点，导致它形成自我组装环(self-assembling loop)，这些环彼此之间相互作用从而沿着染色体的轴，产生重复结构。另一种解释就是，规律性重复的环状结构单独可能就足以产生观察到的杆状排布，这是因为相邻的环状结构之间存在排斥力。
研究人员预测，不规则的折叠将使得染色体更加灵活：这种类型的组装要比规则性的结构存在更少的物理限制，这也提示着不规则折叠在细胞分裂间期或者未发生分裂的细胞中比较常见，因为它使得RNA转录分子机构和DNA复制分子结构更加容易接触DNA。
本文编译自<a href="http://phys.org/news/2012-07-quantitative-analysis-chromatin-classical-static.html" target="_blank">Findings from quantitative analysis of chromatin structure challenge classical model of static regularity</a>
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<img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201207/2012072216290917.jpg" alt="" width="113" height="149" border="0" />
<a title="" href="http://dx.doi.org/10.1038/emboj.2012.35" target="_blank">doi: 10.1038/emboj.2012.35</a>
PMC:
PMID:
</div>
<div>
<br/><strong>Human mitotic chromosomes consist predominantly of irregularly folded nucleosome fibres without a 30-nm chromatin structure</strong><br/>
Yoshinori Nishino1,2,9, Mikhail Eltsov3,9, Yasumasa Joti4,9, Kazuki Ito1,9, Hideaki Takata5, Yukio Takahashi1,6, Saera Hihara5,7, Achilleas S Frangakis3, Naoko Imamoto8, Tetsuya Ishikawa1,4 and Kazuhiro Maeshima
THow a long strand of genomic DNA is compacted into a mitotic chromosome remains one of the basic questions in biology. The nucleosome fibre, in which DNA is wrapped around core histones, has long been assumed to be folded into a 30-nm chromatin fibre and further hierarchical regular structures to form mitotic chromosomes, although the actual existence of these regular structures is controversial. Here, we show that human mitotic HeLa chromosomes are mainly composed of irregularly folded nucleosome fibres rather than 30-nm chromatin fibres. Our comprehensive and quantitative study using cryo-electron microscopy and synchrotron X-ray scattering resolved the long-standing contradictions regarding the existence of 30-nm chromatin structures and detected no regular structure >11 nm. Our finding suggests that the mitotic chromosome consists of irregularly arranged nucleosome fibres, with a fractal nature, which permits a more dynamic and flexible genome organization than would be allowed by static regular structures.
<br/>来源：生物谷
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染色体(左)是紧密浓缩的和不规则折叠的核小体纤维组成的。</p>
根据一项最新的研究，在细胞分裂期间，人基因组中的DNA被组装成不规则折叠的纤维。
DNA缠绕在组蛋白周围形成核小体纤维，接着被称作集缩素蛋白(condensin)的大型蛋白复合体将核小体纤维紧密压缩成染色体。之前的很多研究提示着核小体被组装成规则性的直径为30纳米的纤维结构，从而使得人们提出经典的染色体组装模型。然而，其他的研究提示着这些规则性的纤维结构只存在于特定细胞类型中。
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为了解决这些相互冲突的结果，来自日本理化学研究所的Kazuhiro Maeshima和同事们研究了处于有丝分裂过程中的HeLa细胞的染色体结构，并且在研究中，他们使用了三种不同的技术：低温电子显微镜(cryo-electron microscopy)、小角X射线散射(small-angle X-ray scattering, SAXS)和超小角X射线散射(ultra-small X-ray scattering, USAXS)。
这三种技术都产生前后一致性的研究结果。研究人员发现，每相隔大约11纳米而不是更长的距离，就能够检测到重复结构(repeating structure)，这就提示着染色质就好像是由一条不规则折叠的绳子上的一串珠子组装而成的。USAXS方法进一步揭示染色体拥有一种分形性质：同样的结构按照不同的大小进行重复，因而这些结构排列成杆状。
为此，Maeshima和同事们提出两种可能的解释。第一种就是集缩素蛋白结合到DNA上的特异性位点，导致它形成自我组装环(self-assembling loop)，这些环彼此之间相互作用从而沿着染色体的轴，产生重复结构。另一种解释就是，规律性重复的环状结构单独可能就足以产生观察到的杆状排布，这是因为相邻的环状结构之间存在排斥力。
研究人员预测，不规则的折叠将使得染色体更加灵活：这种类型的组装要比规则性的结构存在更少的物理限制，这也提示着不规则折叠在细胞分裂间期或者未发生分裂的细胞中比较常见，因为它使得RNA转录分子机构和DNA复制分子结构更加容易接触DNA。
本文编译自<a href="http://phys.org/news/2012-07-quantitative-analysis-chromatin-classical-static.html" target="_blank">Findings from quantitative analysis of chromatin structure challenge classical model of static regularity</a>
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<img src="http://www.bioon.com/biology/UploadFiles/201207/2012072216290917.jpg" alt="" width="113" height="149" border="0" />
<a title="" href="http://dx.doi.org/10.1038/emboj.2012.35" target="_blank">doi: 10.1038/emboj.2012.35</a>
PMC:
PMID:
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<br/><strong>Human mitotic chromosomes consist predominantly of irregularly folded nucleosome fibres without a 30-nm chromatin structure</strong><br/>
Yoshinori Nishino1,2,9, Mikhail Eltsov3,9, Yasumasa Joti4,9, Kazuki Ito1,9, Hideaki Takata5, Yukio Takahashi1,6, Saera Hihara5,7, Achilleas S Frangakis3, Naoko Imamoto8, Tetsuya Ishikawa1,4 and Kazuhiro Maeshima
THow a long strand of genomic DNA is compacted into a mitotic chromosome remains one of the basic questions in biology. The nucleosome fibre, in which DNA is wrapped around core histones, has long been assumed to be folded into a 30-nm chromatin fibre and further hierarchical regular structures to form mitotic chromosomes, although the actual existence of these regular structures is controversial. Here, we show that human mitotic HeLa chromosomes are mainly composed of irregularly folded nucleosome fibres rather than 30-nm chromatin fibres. Our comprehensive and quantitative study using cryo-electron microscopy and synchrotron X-ray scattering resolved the long-standing contradictions regarding the existence of 30-nm chromatin structures and detected no regular structure >11 nm. Our finding suggests that the mitotic chromosome consists of irregularly arranged nucleosome fibres, with a fractal nature, which permits a more dynamic and flexible genome organization than would be allowed by static regular structures.
<br/>来源：生物谷
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