研究人员发现了基本生物学过程的关键机制和结构细节-细胞核及其染色体物质如何在细胞分裂后自我重组。染色体结构和功能的新发现可能为人类健康和疾病提供重要的见识。
    研究负责人GerdA。Blobel博士说：“有丝分裂期间，由于细胞分裂成两个子细胞，实际上所有基因都被暂时关闭，染色质纤维中复杂的结构（染色体的实质）被破坏了。”，他在费城儿童医院（CHOP）担任FrankE。WeiseIII儿科血液学分会主席。“有丝分裂后，子细胞忠实地重建每个细胞核内复杂的染色质结构。”
    在11月27日发表在《自然》杂志上的研究中，Blobel及其同事描述了驱动有丝分裂后染色体重组的生物学结构和动力。
    布洛贝尔说，尽管细胞在其中生长和分裂的细胞周期至关重要，但此前很少有科学家研究过染色质重建的机制。“一直以来，生物学上一直存在一个确切的问题，即基因组在核中的确切组织方式。一个细胞的基因组中的所有DNA碱基，如果解开成一条直线，将延伸两米。但是，这种物质仅限于每个细胞核内都有一个很小的空间，需要高度组织化的包装。”
    宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程系的布洛贝尔（Blobel）及其共同通讯作者詹妮弗·菲利普斯·克雷米斯（JenniferE。博士，基因调控专家和Blobel的长期合作者。第一作者是CHOP的张皓月博士。
    研究小组在来自成熟小鼠模型的造血细胞中进行了实验。他们使用了称为高通量染色体构象捕获（Hi-C）的复杂技术，该技术可以检测和定位染色体DNA中特定位点之间的三维空间中的相互作用。这些图谱还使科学家能够在细胞周期的不同时间点测量这种相互作用。总体而言，这些工具在有丝分裂期间以及之后的子核重建过程中检测到大约20亿次相互作用。
    该研究发现了染色质中结构的形成：转录活性和沉默区室的出现和扩展。在基因组调节区域之间建立联系；以及有助于雕刻基因组的所谓建筑蛋白CTCF和粘着蛋白的变化。Blobel说：“我们的发现描述了染色体有丝分裂后自我重建的序列的动态层次框架。”
    除了描述细胞生物学的关键过程外，该研究还深入研究了Blobel所说的“染色质结构和基因转录之间的复杂相互作用”。转录，即DNA中编码的信息向RNA中等同信息的转换，在有丝分裂期间暂时停止，但此后在子细胞中重新激活。由于破坏正常基因组结构或转录的基因突变可以在疾病中发挥关键作用，因此更好地了解染色质结构具有潜在的临床重要性。
    举一个例子，CHOP和其他地方的研究人员已经研究了粘着病-粘着蛋白的缺陷会导致多系统遗传疾病的亚型，例如CorneliadeLange综合征。Blobel说：“染色质相关结构的异常与疾病有关，因此我们研究的一个意义是应该从细胞周期的角度来观察影响染色质结构的疾病。”
    总之，Blobel补充说：“这项新研究为生物学关键过程的基本方面提供了重要见解-染色质在空间和时间上的组织。”