新技术可生成人工染色质

据美国物理学家组织网5月20日（北京时间）报道，美国宾夕法尼亚大学研究人员通过一种新的实验技术，对基因组中所有成分实现高度控制，生成均匀一致的染色质串珠结构，并开发出分析染色体结构的计算机工具，揭示染色体复杂的组装过程。新研究在用DNA链人工包装染色体方面取得重要进展，也为基因组生化研究开辟了新途径。相关论文发表在5月20日的《科学》杂志上。染色体由DNA链和相关蛋白质缠绕弯曲，高度压缩包装而成。研究小组首先从酵母菌细胞中提取完整的DNA染色体组，经过培养提纯，然后加入相等分量经纯化的组蛋白（DNA与组蛋白的重量比例固定为1∶1）。组蛋白是DNA链缠绕成染色体的基本材料，这样包装过程就开始了。经过包装后，细长的DNA基因链包围着一颗颗组蛋白形成串珠一样称为核小体的小结，均匀分布在未打结的DNA链上。核小体是一种染色质结构，进一步卷曲压缩则成为染色体。之前其他研究显示，组蛋白和DNA也能各自沿着DNA链制造一些核小体结点，但这些串珠的整体结构却和细胞内形成的染色质大不一样。研究小组找到了一种新方法，在实验中加入了酵母菌提取物和ATP，染色质改造酶从ATP中提取了必须的能量，沿着DNA重新配置核小体，重新构造出与细胞内染色质一样的人造染色质结构。领导该研究的菲利普·科博解释说，染色质改造酶会很活跃地包装核小体，排除每个基因最初所遭遇的障碍，生成了位置均匀一致的核小体珠链。如果没有酵母菌提取物和ATP，在实验开始时核小体只能随机散布。最关键的是，研究小组还开发出一种计算机图形组装算法，成为从外部研究染色体成分的有力工具，这样，科学家就能“看到”酵母菌细胞中超过6万多个核小体形成染色质的排列方式，从而首次在实验中实际探测到了染色体的结构、功能和它们的组成基因。染色质组装过程中的缺陷会导致多种疾病，包括一些癌症和慢性紊乱。更直接地研究染色质属性和其组装形状，有助于理解疾病形成并找到相应疗法。（来源：科技日报常丽君）