艾伯塔大学医学和牙科学院 信用:CC0公共领域 阿尔伯塔大学的研究人员找到了自发现D NA以来科学家们一直困惑的基因组生物学基本问题的答案:在我们细胞的细胞核内，被称为染色质的DNA和蛋白质的复杂包是固体还是液体？ 在发表在《细胞》杂志上的一项研究中，由肿瘤科教授迈克尔·亨泽尔和合作者、科罗拉多州立大学的杰弗里·汉森领导的研究小组发现，染色质既不是固体也不是液体，而是更像凝胶的东西
亨德泽尔说，以前，生物化学等领域是在染色质和细胞核的其他元素处于液态的假设下运作的
这种对染色质物理性质的新理解挑战了这一想法，并可能导致对基因组是如何编码和解码的更准确理解
“我们都知道水和冰的区别，我们都明白，如果你想把两样东西绑在一起，比如说，你不能用液体
你需要一根绳子，一种有机械强度的东西，”亨泽尔说，他也是北阿尔伯塔癌症研究所的成员
“这就是我们在这里谈论的
现在，我们对基因调控的所有理解很大程度上是基于这样一种假设，即自由移动的蛋白质可以找到脱氧核糖核酸，而它们的可及性只能通过阻断这种移动来调节
所以这项研究可能会导致理解基因表达的不同方式
" “从另一个角度来看，骨骼、肌肉和结缔组织都有非常不同的物理特性，如果这些物理特性以某种方式分解，它几乎总是与疾病有关，”肿瘤学系副教授艾伦·昂德希尔说，他是CRINA成员和该研究的贡献者
“就染色质而言，它是关于将这一原则缩小到细胞核的水平，因为它是相互联系的
" “我们在这里看到的是细胞内容的生物化学和基础物理之间的桥梁，使我们能够了解组织原理——不仅仅是细胞，而是整个身体，”他补充说
我们所有的染色体都是由染色质组成的，染色质是半组蛋白(或结构蛋白)和半脱氧核糖核酸，被组织成长串，上面有珠状结构(核小体)
在细胞核内，染色质纤维与自身相互作用，浓缩成一条染色体
染色质纤维也支持基因表达和染色体DNA的复制
虽然对构成核心的结构有一些了解，但这些结构是如何组织的，以及这些结构如何相互作用的完整程度尚不清楚
亨德泽尔解释说，该团队的发现弥补了过去50年来对实验室生产的染色质凝胶的研究，证明了它在活细胞中的存在，这对于解释它们的弹性和机械特性具有重要意义
例如，最近的研究表明，癌细胞中染色质的可变形性是它们挤过小空间到达肿瘤外并转移到身体其他地方的能力的重要决定因素——如果染色质是凝胶状的而不是液体，这就更容易解释了
亨德泽尔说，癌细胞通过化学方法改变染色质的组蛋白部分来减少粘性
根据新的研究，这可以解释为凝胶强度降低的过程，使其更易变形，并使癌细胞扩散到全身
定义这种凝胶状态是如何被调节的，可能会通过发现使染色质凝胶保持在更刚性状态的药物而导致预防转移的新方法
昂德希尔说，对染色质的更好理解也可能影响癌症的诊断
“染色质的质地和外观是病理学家用来对患者肿瘤样本进行临床评估的东西，”他说
“它真正关注的是染色质在细胞核内是如何组织的，从而使他们能够深入了解临床诊断
所以现在这是一个过程，我们可以在染色质物质状态的新环境中重新构建
" 亨德泽尔说，他相信染色质凝胶状状态的发现将为未来的研究提供指导原则，这些研究试图理解染色质的物质属性如何塑造细胞核的功能，以确保细胞及其组成的生物体的健康
“对我来说最重要的事情之一是，这项研究凸显了我们在这一领域的知识是多么有限，”他说
“目前，我们正致力于测试一种被广泛接受的信念，即分子的物理尺寸决定了它们获取脱氧核糖核酸的能力
我们正在进行的实验表明，这可能也是不正确的，我们对基于染色质凝胶和围绕它聚集的液体微环境的特性来学习控制获取脱氧核糖核酸的新机制感到非常兴奋
" 昂德希尔补充说:“我认为这迫使我们回头看看教科书上的内容，并在‘这是一种液体’还是‘这是一种凝胶’的背景下，根据这一过程实际上是如何发生的，重新解释许多信息。”
“这将对我们实际上如何看待事物的发展以及我们如何设计实验和解释它们产生很大影响
"
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