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      科學(xué)家們在我們的細(xì)胞中繪制了一個復(fù)雜的芭蕾舞劇
      
			
      
				2019-04-01 15:02:56
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      多年來，科學(xué)家們一直在研究人類染色體及其攜帶的DNA，研究構(gòu)成每個細(xì)胞的遺傳密碼，以尋找從眼睛顏色到先天性疾病的所有線索。然而，在一項新的研究中，科學(xué)家已經(jīng)證明細(xì)胞內(nèi)染色體的運(yùn)動也可能在人類的特征和健康中發(fā)揮作用。
      

      科學(xué)家們在我們的細(xì)胞中繪制了一個復(fù)雜的芭蕾舞劇
      

      在自然通訊雜志上發(fā)表的一篇論文中，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的科學(xué)家利用計算機(jī)建模繪制了染色體的運(yùn)動圖，展示了數(shù)十億的堿基對DNA是如何被填充到一個不可思議的小空間而不會被糾結(jié)的。他們第一次表明這種運(yùn)動是緩慢的，像玻璃一樣，從一種細(xì)胞類型到另一種細(xì)胞類型不同，甚至在相同類型的細(xì)胞中也是如此。更好地理解這一運(yùn)動可能對遺傳病，人類健康和基因編輯的研究產(chǎn)生重大影響。
      

      “奧斯汀化學(xué)系主任Dave Thirumalai說：”我們選擇不僅考慮結(jié)構(gòu)，而是通過動態(tài)來了解這些大量遺傳信息的包裝方式，以及不同基因座的移動方式。“我們了解到，不僅僅是您需要擔(dān)心的遺傳密碼。如果運(yùn)動的時機(jī)關(guān)閉，您可能最終會出現(xiàn)功能失常。”
      

      Thirumalai與馬里蘭大學(xué)的主要作者和研究生Guang Shi一起研究了兩條不同的染色體是如何移動的。在計算機(jī)模型中，一條染色體在復(fù)制后開始看起來像一個展開的紗線球。慢慢地，染色體開始自我折疊。它形成染色體液滴，就像串在項鏈上的玻璃珠，然后纏繞成一個球。即使在染色體達(dá)到這個緊湊階段之后，運(yùn)動仍在繼續(xù)。
      

      “我們發(fā)現(xiàn)染色體的運(yùn)動緩慢，讓人想起玻璃樣行為。我們相信這可能會對細(xì)胞如何單獨(dú)和集體表現(xiàn)出深遠(yuǎn)的影響，”施說。“此外，染色體的不同區(qū)域以不同的速度移動。”
      

      該團(tuán)隊選擇觀察染色體5和10，繪制每個移動的方式。在5號染色體上發(fā)現(xiàn)的基因與某些形式的白血病，帕金森病和男性不育癥有關(guān)。10號染色體上的基因與卟啉癥的類型有關(guān)，這是一種血液病;膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，一種侵襲性腦癌;和一種先天性耳聾。在該模型中，很明顯每個染色體的運(yùn)動都會發(fā)生變化，這取決于細(xì)胞。例如，一個細(xì)胞中的染色體5可能與另一個細(xì)胞中的移動方式非常不同，也許更慢。
      

      Thirumalai建議將DNA視為一本帶有人類食譜的書，其中您需要的信息在第264頁。閱讀代碼很容易。但我們現(xiàn)在明白這本書正在經(jīng)歷時空。這可能使找到第264頁更加困難。
      

      “基因表達(dá)是細(xì)胞最重要的生物學(xué)功能之一，是一個動態(tài)過程而不是靜態(tài)過程，”施說。“對于在人體細(xì)胞中表達(dá)的每個基因，染色體的遠(yuǎn)端區(qū)域必須接觸。當(dāng)這些動力過程被破壞時，細(xì)胞可能由于幾個關(guān)鍵基因的表達(dá)失敗而死亡，或者有時會變成癌細(xì)胞。 “
      

      Shi說，染色體見面需要多長時間，當(dāng)它們相遇時，以及它們保持接觸的時間長度 - 像這樣的研究揭示的東西 - 可以提高科學(xué)家對某些疾病的認(rèn)識。研究人員希望繼續(xù)研究不同類型的染色體的動態(tài)和探索是否異常細(xì)胞，如癌癥細(xì)胞，有不同的力度。
      

      Thirumalai說：“看看癌細(xì)胞中是否有一些突變，如果運(yùn)動不同，那將是非常有趣的。”
      

      韓國高等研究院的研究人員也為這項研究做出了貢獻(xiàn)。資金來自美國國家科學(xué)基金會和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Collie-Welch董事會主席。
      
			

			
        
      
			
      
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