跳转到内容

结构生物化学/30nm 染色质纤维

来自维基教科书,开放的书籍,开放的世界

30nm 染色质纤维的存在,必要吗?

[编辑 | 编辑源代码]

真核生物基因组必须折叠和压缩,以适应细胞核有限的空间。由此产生一个问题,即构成活性基因组模板是否必须存在 30nm 染色质纤维。

30nm 染色质纤维模型

[编辑 | 编辑源代码]

30nm 纤维的分子模型包括单螺旋结构、双螺旋结构、交联剂和超核小体。这些模型基于缓冲液提取的染色质纤维和微球菌核酸酶消化物质的电子显微镜观察结果。

单螺旋结构
[编辑 | 编辑源代码]

螺旋结构模型表明,10nm 纤维围绕一个对称中心轴盘旋,核小体正面相向排列,每螺旋圈排列 6 或 7 个核小体。该模型得到了分子镊子实验的支持,该实验提供了亚皮牛顿力分辨率。从实验中可以得出结论,30nm 纤维遵循规则的螺旋结构。

双螺旋结构
[编辑 | 编辑源代码]

该模型预测两个核小体的锯齿形图案。后来,两个核小体的锯齿形排列会将螺旋线卷成螺旋形构象。该模型通过四核小体结构的晶体堆积得到证明。

交联剂
[编辑 | 编辑源代码]

它与双螺旋结构模型类似,但不同的是,连接 DNA 在螺旋轴上交叉来回。该模型需要连接体长度和核小体间距的折叠复杂性和精确性。

超核小体模型
[编辑 | 编辑源代码]

超核小体模型需要核小体的团块,这些团块由连接体序列隔开。

间期核中 30nm 纤维的存在

[编辑 | 编辑源代码]

30nm 纤维在电子显微镜研究和电子能谱成像中在海星精子中被观察到。结果表明,10nm 纤维折叠并扭曲成纤维,纤维宽度约为 30nm。然而,冷冻电镜研究表明,在完全浓缩的染色质中不存在 30nm 纤维,并且通过功率谱中没有 30nm 峰值来证明这一点。

证明间期核中存在 30nm 纤维的技术

[编辑 | 编辑源代码]
电子显微镜
[编辑 | 编辑源代码]

它依赖于重金属对比剂,因此难以可视化染色质纤维。

电子能谱成像
[编辑 | 编辑源代码]

它是一种高对比度技术,因为它不依赖于重金属对比剂,而是依赖于仅与特定元素相互作用的电子。大部分染色质被观察为 10nm 纤维,而不是 30nm。这项技术证明了大部分基因组被压缩成 10nm 染色质纤维。

染色体构象捕获技术
[编辑 | 编辑源代码]

这项技术利用染色体构象捕获。基于这项技术,还观察到酵母基因组没有压缩成 30nm 纤维,而是作为延伸的纤维。然而,这项技术对来自感兴趣基因座的长距离染色质相互作用相当有限。

荧光原位杂交 (FISH)
[编辑 | 编辑源代码]

这项技术使用荧光探针,这些探针仅结合染色体的特定部分。这项技术缺乏高分辨率来排除高度弯曲和扭结的 10nm 纤维与弯曲程度较低或扭结程度较低的 30nm 纤维。

有各种模型和技术来观察 30nm 纤维的存在,但更多地观察到,高度压缩的染色质纤维(如 30nm 纤维)对于任何基因调控(如 DNA 折叠)来说并不一定存在。相反,10nm 染色质可以通过频繁的弯曲并将 10nm 纤维彼此靠近来压缩成紧凑的结构域。换句话说,它不需要 30nm 纤维,但足以拥有以基因组方式组织的 10nm 染色质纤维,以解释核组织和基因调控的复杂性。

参考文献

[编辑 | 编辑源代码]

Fussner E, Ching RW, Bazett-Jones DP. “Living without 30nm chromatin fibers.” http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=Living%20without%2030nm%20chromatin%20fibers.

华夏公益教科书