Cell论文详解!挑战惯例!染色质既不是固体也不是液体，而是更像一种凝胶

2020年12月27日讯/BIOON/---基因组生物学中一个自DNA发现以来始终困扰着迷信家们的根本成绩：在咱们的细胞核内, DNA和卵白的简单包裹物（即染色质）是固体照样液体?在一项新的研讨中，来自加拿年夜阿尔伯塔年夜学和美国科罗拉多州立年夜学的研讨职员找到了这个成绩的谜底。他们发现染色质既不是固体也不是液体，而是更像一种凝胶。相关研讨成果近期颁发在Cell期刊上，论文题目为“Condensed Chromatin Behaves like a Solid on the Mesoscale In Vitro and in Living Cells”。论文通信作者为阿尔伯塔年夜学学系传授Michael Hendzel和科罗拉多州立年夜学的Jeffrey Hansen。

图片来自Cell, 2020,doi:10.1016/j.cell.2020.11.027。 Hendzel说，曩昔，生归天学等畛域是在染色质和细胞核的其他组分以液体状态运转的假如下进行的。这种对染色质物理个性的新懂得挑战了这种概念法，并能够招致对基因组若何编码息争码的更精确懂得。

Hendzel说，“咱们都晓得水和冰的区别，咱们都明确，要是你想把两个器械连贯在一路，你不克不及用液体来做。你必要一根绳索，即无机械强度的器械。这便是咱们在这项研讨中评论辩论的器械。如今，咱们对基因调控的一切懂得次要是基于自在挪动的卵白的假如：这些卵白可以找到DNA，而且对它的可拜访性仅通过阻断这种活动来调理。是以，这项研讨有能够会带来十分分歧的懂得基因表白的方式。”

论文独特作者、阿尔伯塔年夜学学系副传授Alan Underhill说，“另一种见地是，骨骼、肌肉和结缔组织都具备十分分歧的物理个性，要是这些物理个性以某种方式毁坏，它简直老是与疾病相关。就染色质而言，这是把这个准绳放大到细胞核的程度，这是由于它们都是相连的。”

他弥补道，“咱们在这项研讨中看到的是将细胞内含物的生归天学和根本物理衔接起来，这让咱们可能相识组织原理--不仅仅是细胞，而是整个身材。”

咱们一切的染色体都是由染色质构成的。染色质一半是组卵白，一半是DNA，它被组装生长长的线，下面有珠状构造（核小体）。在细胞核内，染色质纤维与本身互相作用而稀释成染色体。染色质纤维还支持基因表白和染色体DNA的复制。尽管人们对组成细胞核的构造有一定的相识，但这些构造是若何组装起来的，以及这些构造之间若何互相作用的全体水平还不是很分明。

Hendzel解释说，该团队的研讨成果补充了过来50年对试验室中发生的染色质凝胶的研讨，证明了它们在活细胞中的存在，这对解释它们的弹性和机器个性有严重影响。

例如，比来的研讨已标明，癌细胞中染色质的可变形性是决议它们可否挤过狭小的空间到以外的处所去，并转移到身材的其他处所的紧张因素---要是染色质是凝胶状的，而不是液体，这一点就更容易解释了。Hendzel说，癌细胞通过化学方式改动染色质的组卵白部门，使其不那么稀薄，从而做到这一点。

依据这项新的研讨，这可以解释为一个下降染色质凝胶的强度、使其更容易变形并使癌细胞扩散到全身的进程。确定这种凝胶状态是若何被调控的，能够通过寻觅使染色质凝胶坚持在更刚性状态的药物，从而找到避免癌症转移的新办法。

Underhill说，更好地舆解染色质也能够影响癌症。他说，“染色质的质地和外观是病理学家用来对患者的样本进行临床评价的指标。真正看的是染色质在细胞核内是若何组装的，这让他们可能对该临床提出新的见解。是以如今，这是一个咱们可以在染色质的物资状态的新配景下重构的进程。”

Hendzel说，他信任染色质的这种凝胶状状态的发现将为将来寻求相识染色质的物资个性若何塑造细胞核的功效，以确保对细胞及其构成的生物体的安康的研讨提供指导准绳。

他说，“对我来说，最紧张的事情之一是，这项研讨凸显了咱们在这一畛域的常识是何等无限。今朝，咱们专一于验证普遍持有的概念，即分子的物理年夜小决议了它们拜访DNA的才能。咱们正在进行的试验标明，这也能够是不正确的，咱们十分兴奋地相识到依据染色质凝胶的性子和在其四周组装的液体微情况节制DNA拜访的新机制。”

Underhill弥补道，“我以为，这迫使咱们回过头去看看教科书上的内容，在‘这是液体’照样‘这是凝胶’的配景下，从新解释这一进程理论上是若何产生的。这将对咱们若何对待事物的倒退，以及咱们若何设计试验息争释它们发生很年夜影响。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

Hilmar Strickfaden et al. Condensed Chromatin Behaves like a Solid on the Mesoscale In Vitro and in Living Cells. Cell, 2020,doi:10.1016/j.cell.2020.11.027.