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      DNA在首次解釋遺傳物質(zhì)如何通過(guò)細(xì)胞核時(shí)跳舞
      
			
      
				2019-03-12 10:40:58
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      新的模擬顯示，DNA在精心編排的舞蹈中在細(xì)胞核內(nèi)流動(dòng)。這一發(fā)現(xiàn)是對(duì)工作細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)移動(dòng)的第一次大規(guī)模解釋。研究報(bào)告的共同作者，紐約市Flatiron研究所計(jì)算生物學(xué)中心的生物物理建模小組負(fù)責(zé)人，Courant研究所的聯(lián)合主任Michael Shelley說(shuō)：“之前的工作主要集中在DNA的微觀尺度上。”紐約大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室。“人們并沒(méi)有真正考慮更大規(guī)模的情況。”
      

      DNA在首次解釋遺傳物質(zhì)如何通過(guò)細(xì)胞核時(shí)跳舞
      

      Shelley及其同事模擬了染色質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，染色質(zhì)是細(xì)胞核內(nèi)DNA的功能形式。染色質(zhì)看起來(lái)像一串細(xì)小的珠子，由DNA鏈連接的球狀遺傳物質(zhì)簇。研究人員提出，沿著DNA的分子機(jī)器會(huì)使染色質(zhì)的片段拉直并拉緊。此活動(dòng)將相鄰的股線(xiàn)對(duì)齊以面向相同的方向。反過(guò)來(lái)，這種對(duì)齊會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的級(jí)聯(lián)華爾茲在整個(gè)核心中閃爍。
      

      研究人員在10月22日的“美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告說(shuō)，跳舞的DNA可能在基因表達(dá)，復(fù)制和重塑中起作用，盡管確切的影響尚不清楚。
      

      這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋2013年科學(xué)家報(bào)告的測(cè)量結(jié)果，包括哈佛大學(xué)的Alexandra Zidovska。除了先前已知的單個(gè)基因的小規(guī)模運(yùn)動(dòng)外，科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)大面積的染色質(zhì)區(qū)域每隔幾秒鐘以一微米的速度一致地通過(guò)細(xì)胞核移動(dòng)。然而，科學(xué)家無(wú)法確定運(yùn)動(dòng)的原因或細(xì)節(jié)。
      

      雪萊有研究微生物如何游泳的經(jīng)驗(yàn)。所涉及的類(lèi)似物理使他對(duì)遷移DNA背后的機(jī)制感到好奇。他與加州大學(xué)圣地亞哥分校的David Saintillan和紐約大學(xué)的Zidovska合作進(jìn)行調(diào)查。
      

      研究人員研究了DNA分子沿分子機(jī)器移動(dòng)附近遺傳物質(zhì)的兩種方式：拉動(dòng)和推動(dòng)。分子機(jī)器不能發(fā)揮凈力，這意味著通過(guò)拉動(dòng)一片DNA，它必須抓住并拉動(dòng)其他東西。兩個(gè)向內(nèi)拉力將取消，給予零凈力并導(dǎo)致DNA片段收縮。如果機(jī)器向外推動(dòng)，力將同樣取消，DNA段將延伸。
      

      這些收縮和延伸發(fā)生在充滿(mǎn)細(xì)胞核的粘稠液體中。DNA的運(yùn)動(dòng)在液體中產(chǎn)生流動(dòng)，可以重新定向附近長(zhǎng)度的分子。
      

      通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，研究人員模擬了收縮和伸展如何影響局限于球形核內(nèi)的混雜染色質(zhì)。當(dāng)DNA的長(zhǎng)度收縮時(shí)，產(chǎn)生的流動(dòng)將附近的股線(xiàn)指向不同的方向，阻止任何精心設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)。延伸產(chǎn)生的液體流在相同的方向上與附近的DNA對(duì)齊。這種排列導(dǎo)致了級(jí)聯(lián)效應(yīng)，使大片DNA在同一方向上移動(dòng)。
      

      雪莉說(shuō)：“這就像核心的一部分突然決定我們都會(huì)以這種方式移動(dòng)一點(diǎn)，然后另一點(diǎn)說(shuō)我們都會(huì)以這種方式移動(dòng)。” “染色質(zhì)有點(diǎn)徘徊。”
      

      Shelley建議，這種DNA擺動(dòng)可以幫助在整個(gè)細(xì)胞核中分布負(fù)責(zé)表達(dá)特定基因的分子機(jī)制。他說(shuō)，確切地說(shuō)，需要更復(fù)雜的模擬以及染色質(zhì)切割地毯的其他實(shí)驗(yàn)。
      
			

			
        
      
			
      
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