1953年，Watson和Crick*次對外公布了他們關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)。他們借助于X-射線衍射技術(shù)顯影了這一DNA結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡一類的技術(shù)使得科學(xué)家們得以辨認(rèn)出染色體的基本的一級結(jié)構(gòu)——核小體。現(xiàn)在人們已經(jīng)知道，我們的DNA是通過整個基因組這些規(guī)律重復(fù)的核小體單位包裝成染色質(zhì)的。然而由于缺乏合適的技術(shù)和工具，當(dāng)前仍無法在足夠的分辨率下以一種非侵入性的方式來觀察細(xì)胞核中的染色質(zhì)組織。
現(xiàn)在來自西班牙基因組調(diào)控中心（CRG）和西班牙光子科學(xué)研究所(ICFO)的一個科學(xué)家研究小組，*次設(shè)法顯影并計算了包裝在一起形成我們基因組的這些小的單位。多虧借助了2014年獲得諾貝爾化學(xué)獎的一項新的光學(xué)技術(shù)——高分辨率顯微鏡，科學(xué)家們才得以完成這項研究。結(jié)合一些創(chuàng)新的定量方法和數(shù)值模擬，他們還在納米尺度上定義了基因組的結(jié)構(gòu)。
西班牙光子科學(xué)研究所課題組領(lǐng)導(dǎo)人Melike Lakadamyali教授說：“通過利用一種新的高分辨率顯微鏡技術(shù)——STORM技術(shù)，我們觀察并計算了染色質(zhì)絲中的核小體，確定了它們的組織。STORM突破了常規(guī)顯微鏡的空間分辨率限制，使得我們能夠定義染色質(zhì)絲的結(jié)構(gòu)。"
通過比較干細(xì)胞和分化細(xì)胞，研究人員觀察了兩種細(xì)胞染色質(zhì)絲結(jié)構(gòu)的一些重要差異。西班牙基因組調(diào)控中心研究小組領(lǐng)導(dǎo)人Pia Cosma說：“我們發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞具有不同于體細(xì)胞的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。并且，這些差異與多能性水平相一致。細(xì)胞越是具有多能性，染色質(zhì)的包裝就越不緊密。它為我們理解干細(xì)胞的功能和它們的基因組結(jié)構(gòu)提供了一些新線索，將有助于我們研究細(xì)胞重編程。"
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)DNA并非規(guī)則地與核小體包裝在一起， 核小體是在大小不同的“核小體窩"（ nucleosome clutches，生物通譯）中進(jìn)行裝配，一些無核小體的DNA區(qū)域?qū)⑦@些核小體窩分隔開來。他們發(fā)現(xiàn)，多能干細(xì)胞核小體窩中的核小體通常沒那么密集。此外，核小體窩的大小與干細(xì)胞有關(guān)聯(lián)，這意味著細(xì)胞越具有多能性，這些核小體窩中的核小體就越少。
雖然我們身體中的所有細(xì)胞都具有相同的遺傳信息，它們并不會同時表達(dá)所有的基因。因此，當(dāng)細(xì)胞特化之時，一些DNA區(qū)域會被沉默，或使得讀取基因的分子RNA聚合酶較難以接近。根據(jù)細(xì)胞的特化情況，將發(fā)生不同水平的DNA包裝。這項發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志的新研究工作，提供了關(guān)于每個細(xì)胞中染色質(zhì)絲如何裝配和包裝形成特異DNA結(jié)構(gòu)的一些新認(rèn)識。
這些研究終將有助于進(jìn)一步了解對于維持誘導(dǎo)多能狀態(tài)關(guān)重要的、干細(xì)胞及它們DNA結(jié)構(gòu)的*特征。ICFO和CRG已經(jīng)為此申請了，兩家機構(gòu)正在探索將分類細(xì)胞“干性"狀態(tài)，如多能性程度進(jìn)行市場化營銷的商機。這一技術(shù)可以單細(xì)胞敏感度確定干細(xì)胞的多能潛力，因此其有能力成為干細(xì)胞或多能細(xì)胞應(yīng)用于細(xì)胞治療或生物醫(yī)學(xué)研究之前，對這些細(xì)胞進(jìn)行質(zhì)量控制的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。
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