跳轉到內容

結構生物化學/30nm 染色質纖維

來自華夏公益教科書,開放的書籍,開放的世界

30nm 染色質纖維的存在,必要嗎?

[編輯 | 編輯原始碼]

真核生物基因組必須摺疊和壓縮,以適應細胞核有限的空間。由此產生一個問題,即構成活性基因組模板是否必須存在 30nm 染色質纖維。

30nm 染色質纖維模型

[編輯 | 編輯原始碼]

30nm 纖維的分子模型包括單螺旋結構、雙螺旋結構、交聯劑和超核小體。這些模型基於緩衝液提取的染色質纖維和微球菌核酸酶消化物質的電子顯微鏡觀察結果。

單螺旋結構
[編輯 | 編輯原始碼]

螺旋結構模型表明,10nm 纖維圍繞一個對稱中心軸盤旋,核小體正面相向排列,每螺旋圈排列 6 或 7 個核小體。該模型得到了分子鑷子實驗的支援,該實驗提供了亞皮牛頓力解析度。從實驗中可以得出結論,30nm 纖維遵循規則的螺旋結構。

雙螺旋結構
[編輯 | 編輯原始碼]

該模型預測兩個核小體的鋸齒形圖案。後來,兩個核小體的鋸齒形排列會將螺旋線捲成螺旋形構象。該模型透過四核小體結構的晶體堆積得到證明。

交聯劑
[編輯 | 編輯原始碼]

它與雙螺旋結構模型類似,但不同的是,連線 DNA 在螺旋軸上交叉來回。該模型需要連線體長度和核小體間距的摺疊複雜性和精確性。

超核小體模型
[編輯 | 編輯原始碼]

超核小體模型需要核小體的團塊,這些團塊由連線體序列隔開。

間期核中 30nm 纖維的存在

[編輯 | 編輯原始碼]

30nm 纖維在電子顯微鏡研究和電子能譜成像中在海星精子中被觀察到。結果表明,10nm 纖維摺疊並扭曲成纖維,纖維寬度約為 30nm。然而,冷凍電鏡研究表明,在完全濃縮的染色質中不存在 30nm 纖維,並且透過功率譜中沒有 30nm 峰值來證明這一點。

證明間期核中存在 30nm 纖維的技術

[編輯 | 編輯原始碼]
電子顯微鏡
[編輯 | 編輯原始碼]

它依賴於重金屬對比劑,因此難以視覺化染色質纖維。

電子能譜成像
[編輯 | 編輯原始碼]

它是一種高對比度技術,因為它不依賴於重金屬對比劑,而是依賴於僅與特定元素相互作用的電子。大部分染色質被觀察為 10nm 纖維,而不是 30nm。這項技術證明了大部分基因組被壓縮成 10nm 染色質纖維。

染色體構象捕獲技術
[編輯 | 編輯原始碼]

這項技術利用染色體構象捕獲。基於這項技術,還觀察到酵母基因組沒有壓縮成 30nm 纖維,而是作為延伸的纖維。然而,這項技術對來自感興趣基因座的長距離染色質相互作用相當有限。

熒光原位雜交 (FISH)
[編輯 | 編輯原始碼]

這項技術使用熒光探針,這些探針僅結合染色體的特定部分。這項技術缺乏高解析度來排除高度彎曲和扭結的 10nm 纖維與彎曲程度較低或扭結程度較低的 30nm 纖維。

有各種模型和技術來觀察 30nm 纖維的存在,但更多地觀察到,高度壓縮的染色質纖維(如 30nm 纖維)對於任何基因調控(如 DNA 摺疊)來說並不一定存在。相反,10nm 染色質可以透過頻繁的彎曲並將 10nm 纖維彼此靠近來壓縮成緊湊的結構域。換句話說,它不需要 30nm 纖維,但足以擁有以基因組方式組織的 10nm 染色質纖維,以解釋核組織和基因調控的複雜性。

參考文獻

[編輯 | 編輯原始碼]

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.

華夏公益教科書