物理科技生物学-PHYICA

新型成像方法揭示了细胞核中3d肉浦DNA的令人惊讶的安排

生物 2021-09-30 00:03:19

由Weizmann Science研究所留下:核心的3D图,代表其中心的DNA组织经典理论 右:将拉面碗转向其脑脊上果蝇幼虫肌细胞的核的图像

DNA(红色)的长链附着在核薄片(绿色) - 核膜的内层

学分: Weizmann科学研究所,如果您打开生物学教科书并通过描绘DNA如何组织的图像细胞的核心,你会开始感到饥饿; DNA链似乎是一碗拉面:漂浮在液体中的长串

然而,根据两个新的研究 - 一个实验和其他理论 - 这是教授组之间合作的结果

分子遗传学部和教授的Talila volk

山姆Safran在Weizmann科学研究所的化学和生物理学部门,应该重新考虑

澄清它由于DNA中的DNA在细胞核中的空间排列可能影响DNA分子内含有的基因的表达,因此在细胞中发现的蛋白质

这个故事开始了在沃尔克研究机械力量如何影响肌肉中的细胞核,并发现肌肉收缩对基因表达模式立即影响的证据表达模式

“”我们无法进一步探索这一目标,因为现有方法依赖于成像化学保存的细胞,因此他们未能捕获实际工作肌肉的细胞核中发生的事情,“她说

解决这个问题,博士

达纳洛族,一项研究助理Volk的集团LED设计了一种装置,使得可以在活果蝇幼虫中研究肌肉细胞核

装置在凹槽内保持微小的半透明幼虫,允许它收缩并放松其肌肉,但保持其运动约束,使其可以通过荧光显微镜

使用该装置扫描,研究人员获得了这样的图像内部,线性有组织的DNA和其蛋白质(称为染色质),被肌肉核的膜包围

预期一个充满拉面,Lorber和Dr的碗

Daria Amiad- Pavlov是Volk组的博士后研究员,在令人惊讶的是

而不是填充核的整个体积,“面条”或长染色质分子,被组织为相对薄的层在其内壁

类似于石油和水之间的相互作用的结果R,已知是“相分离”的,染色质分离从细胞核内部的大部分液体中分离,并在其郊区发现其位置,而大多数流体介质保持在中心

研究人员意识到他们正在寻求一种基本生物问题的方式,即染色质,以及在生物体中的细胞核中组织的染色质,并且DNA

“”但是,结果非常出乎意料,我们有为了确保没有错误悄悄进入,这个组织是普遍的,“Lorber说

3D染色质模拟表明核中的染色质组织取决于染色质和核薄膜之间的物理相互作用

什么时候Se相互作用削弱(左右)是一种在几种疾病中,从肌营养不良到神经障碍的情况 - 染色质从核的周边转移到其中心

学分:在合作后的Weizmann科学研究所与Safran的小组一起出现,没有错误

Safran和Proddoctoral Cr

Gaurav Bajpai建造了一个理论模型,其中包括治疗核肽组织的物理因素(例如染色质谱和液体环境之间的吸引力和染色蛋白和核膜之间的相对力

)预测,染色质应根据相互作用,染色质应经历分离核

中的液体(水合)

此外,相分离的染色质可以沿着核膜的内部安排自身 - 就像沃尔克的团队在他们的实验中发现

组也解释了为什么在以前的其他科学家的研究中,染色质似乎填充细胞核

“当科学家在玻璃载玻片上的电池才能在显微镜下研究它们时,它们会改变其体积和物理平坦他们

这可能会扰乱一些控制染色质的力量“核心核的上部与其基地之间的距离”,“Safran解释

以确保这些发现不仅限于果蝇肌细胞,Lorber和Amiad-Pavlov与Dr的力

来自教授的Francesco Roncato

ronen Alon的免疫学部门和检查的活人白血细胞

在这种情况下,染色质类似地组织为内部内衬层核墙

“这表明我们发现的可能是一种普遍的现象,而这种染色质组织在整个进化中可能被保守,”Amiad-Pavlov

研究在牢房中开辟了DNA组织的新途径,并通过延伸进入AC的物理力量可以影响基因表达的核和染色质

一种潜在的方向正在探索DNA组织在健康和疾病中的差异

如果是,则可以在诊断中被利用这种差异,例如,作为检测癌细胞的新参数

在胚胎发育的研究中,探索DNA组织可能有助于阐明机械力是否影响细胞的分化为新的姓氏

最后,它最终是已知放置细胞的表面的刚度可以改变其基因的表达

新的研究表明这可能与表面的推动和拉动核膜的拉动和对DNA组织的产生影响有关。在核内

更好理解这种相互作用可能有助于控制用于工程组织的细胞中的基因表达具有所需的性质

研究在科学进步和精神中公布和Elife

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