臂长决定有丝分裂染色体宽度

科技工作者之家 2022-12-07

  在每个生物体中,较长的染色体臂总是较宽。图片来源:早稻田大学

  科技日报北京12月6日电 有丝分裂染色体中DNA压缩的大小和程度因生物而异。这是如何调控的,即什么因素控制着有丝分裂染色体的形成和尺寸,仍是一个谜。由日本早稻田大学、英国弗朗西斯·克里克研究所和日本癌症研究基金会科学家组成的联合团队正在着手破解这一谜团。现阶段研究结果发表在最新一期《细胞报告》杂志上。

  在有丝分裂期间,DNA显著压缩以形成染色体,一种名为凝聚素的大型蛋白质环复合体在压缩过程中起着关键作用。它结合在DNA上的特定位置,并通过形成环来压缩DNA。凝聚素对DNA压缩至关重要,DNA压缩与染色体尺寸密切相关,越厚的染色体越紧凑。研究人员发现凝聚素结合位点的模式是物种特异性的。但凝聚素和染色质接触在决定染色体尺寸中的确切作用尚不清楚。

  研究人员探索了凝聚素和染色质接触的各个方面。他们使用Hi-C和超分辨率显微镜分别分析了芽殖酵母和裂殖酵母中有丝分裂染色质接触与染色体臂长的相关性。确凿证据表明,在有丝分裂中,染色质接触之间的距离与臂长成正比。因此,较短的臂具有短距离接触,较长的臂具有远距离接触。这是具有物种特异性的。

  染色质接触的距离越长,染色质环越大,这两者都是染色体臂更宽的指标。因此研究人员得出结论:在一个物种中,较长的染色体臂总是较宽。

  研究人员解释说:“我们意外地发现,在整个真核生物物种中,较长的染色体臂总是较粗,这有助于我们了解细胞分裂过程中如何形成有丝分裂染色体。”

  这项研究首次确定染色体臂长决定有丝分裂染色体宽度,提供了对有丝分裂染色体结构的独特见解,挑战了目前关于有丝分裂染色体形成的观点。这一发现还将开启一种新的方法,通过控制有丝分裂的染色体结构,避免染色体错配,而染色体错配可能是癌细胞或唐氏综合症等出生缺陷形成的原因。(实习记者 张佳欣)