浓缩染色体螺旋盘绕

　　在早期细胞学研究中，中期染色体的染色单体被认为卷曲成螺旋状，称为染色单体。这一假设最近得到了染色体构象捕获测序的支持。然而，螺旋色原的直接可视化证实螺旋模型是缺乏的。现在，一个国际研究小组通过特别标记的染色质区域的超分辨率显微镜提供了浓缩染色单体螺旋卷曲的直接证据。

　　

在早期细胞学研究中，中期染色体的染色单体被认为卷曲成螺旋状，称为染色单体。这一假设最近得到了染色体构象捕获测序的支持。然而，螺旋色原的直接可视化证实螺旋模型是缺乏的。现在，由IPK莱布尼茨研究所和捷克科学院实验植物学研究所领导的一个国际研究小组首次通过特定标记的染色质区域的超分辨率显微镜提供了浓缩染色单体螺旋卷曲的直接证据。今天，研究结果发表在《核酸研究》杂志上。

中期染色体的标志性x形组织经常出现在教科书和其他媒体中。这些图以引人入胜的方式解释了大部分遗传信息储存在染色体中，并将其传递给下一代。“这些表现表明，染色体超微结构是很好的理解。然而，事实并非如此，”IPK研究小组“染色体结构和功能”的维特·舒伯特博士说。

基于使用一系列分子和显微镜方法获得的数据，已经提出了几个模型来描述中期染色体的高阶结构。这些模型分为螺旋型和非螺旋型。螺旋模型假设每个姐妹染色单体中的染色质在中期呈螺旋状排列，而非螺旋模型则认为染色质在染色单体内折叠而不形成螺旋。

研究人员重新使用了20世纪初首次使用的“染色质”一词。现在，IPK和IEB的研究人员提供了其超微结构的详细描述。不同的实验方法，包括分离有丝分裂染色体的染色体构象捕获测序(Hi-C)，聚合物建模，姐妹染色单体交换和低聚鱼标记区域的显微观察，在超分辨率水平上为染色质的卷曲提供了独立的证据。“我们的多学科方法表明，卷曲的染色单体组织及其组织单位，染色质，可以通过不同的方法独立地确认，”Veit Schubert博士说。

“为了研究有丝分裂染色体的高阶结构，以大麦(Hordeum vulgare)的大染色体为模型。该研究的第一作者之一阿曼达·卡马拉博士说:“单个螺旋转弯覆盖20-38 Mb，形成~400纳米厚的纤维，我们将其确定为染色质。”

该模型提出了形成浓缩有丝分裂染色体的一般机制，适用于所有基因组大小范围内的真核生物。“我们预计，在我们的研究之后，染色质卷曲将在更多含有大染色体的植物和动物物种中得到证实。在这项工作中，染色体凝结原理的识别是理解细胞周期过程中染色质动态的垫脚石，”Amanda Camara博士说。

Journal Reference:

1. Ivona Kubalová et al. Helical coiling of metaphase chromatids. Nucleic Acids Research, 2023 DOI: 10.1093/nar/gkad028