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在一项新的研讨中，美国费城儿童医院儿科血液学主任Gerd A. Blobel博士及其搭档们发现了一种根本生物学进程---细胞核及其染色体物质在细胞分裂后怎么自我从头拼装---的要害机制和结构细节。这些新的发现为人类健康和疾病供给了重要的新见地。相关研讨结果近期宣布在Nature期刊上，论文标题为“Chromatin structure dynamics during the mitosis-to-G1 phase transition”。
Blobel说，“在有丝分裂期间，因为细胞分裂成两个子细胞，简直一切基因都暂时封闭，染色质纤维（染色体物质）中的杂乱结构被损坏了。有丝分裂后，这些子细胞忠实地重建每个细胞核中的这些杂乱的染色质结构。”
Blobel说，虽然细胞周期至关重要，可是此前很少有科学家研讨过染色质重建的机制。“在生物学中，基因组究竟是怎么在细胞核中拼装的，这一直是一个悬而未决的问题。一个细胞的基因组中的一切DNA碱基，假如解开成一条直线，将延伸两米。可是，这种遗传物质被约束在每个细胞核内的一个小空间里，这就需求高度有组织的包装。”
这些研讨人员在来自一种老练小鼠模型的造血细胞中进行了试验。他们使用了杂乱的称为高通量染色体构象捕获（high throughput chromosome conformation capture, Hi-C）的技能，该技能能够检测染色体DNA中特定位点之间在三维空间中的相互作用，并构建这些相互作用的图谱。这些图谱还使得他们能够在细胞周期的不同时刻点丈量这样的相互作用。整体而言，这些东西在有丝分裂期间以及之后的子细胞核重建进程中检测到大约20亿次相互作用。
这项新的研讨检测到染色质中结构的构成：转录活性区室和转录缄默沉静区室的呈现和扩展；在基因组调理区域之间树立联络；有助于刻画基因组的结构蛋白CTCF和黏连蛋白（cohesin）的改变。Blobel说：“咱们的发现描绘了染色体在有丝分裂后自我重建的动态层次结构。”
除了描绘细胞生物学中的要害进程外，这项新的研讨还深入研讨了Blobel所说的“染色质结构和基因转录之间的杂乱相互作用”。转录，即DNA中编码的信息转移到RNA中，在有丝分裂期间暂时中止，但在有丝分裂之后会在子细胞中从头激活。因为损坏正常基因组结构或转录的基因突变能够在疾病中发挥要害作用，因而更好地了解染色质结构具有潜在的临床重要性。
举一个比方，费城儿童医院和其他地方的研讨人员现已研讨了黏连蛋白病（cohesinopathies），即黏连蛋白中的缺点会导致多体系遗传疾病，比方多毛发育妨碍综合征（Cornelia deLange syndrome）。Blobel说：“染色质相关结构的反常与疾病有关，因而咱们的研讨的一个含义是应该从细胞周期的视点来研讨影响染色质结构的疾病。”
总归，Blobel弥补说：“这项新的研讨为生物学中的一个要害进程---染色质在空间和时刻上的拼装---的根本方面供给了重要见地。”
参考文献：
1.Haoyue Zhang et al. Chromatin structure dynamics during the mitosis-to-G1 phase transition. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1778-y.
2.Scientists detail how chromosomes reorganize after cell division
https://phys.org/news/2019-12-scientists-chromosomes-cell-division.html
