一種神秘結構佔據了染色體47％的成分

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一種神秘結構佔據了染色體47％的成分

高中生物課上，我們都曾學到過，在每個細胞核中，DNA分子緊密地圍繞在組蛋白周圍形成染色體。

但是新的研究發現，染色體所包含的不僅僅是25000多個基因，科學家發現，一種神秘的「鞘狀（sheath-like）」結構佔據了每個染色體47%的部分。

一個多世紀以來，我們對染色體的理解是基於這樣一個假設，染色體由DNA的複合體和一種名為核染色質的組蛋白在每個細胞核內構成。

自從1882年被發現以來，染色體一直是研究對象，但是關於它們內部結構的細節我們一直沒有搞清楚，在很大程度上是由於染色體在細胞核中是完全不可見的，除非細胞正在分裂。

當細胞通過減數分裂或有絲分裂的方式分裂時，染色質聚縮得更緊密，導致染色體成為「超螺旋」，從而可以在顯微鏡下觀察到。

研究人員對染色體的了解大部分都是在細胞分裂中觀察到的，但由於我們只能在特定的情況下觀察它們，因此我們一直沒有獲得染色體的完整圖像。

為了提升觀察染色體內部結構的能力，蘇格蘭愛丁堡大學的研究人員開發了一種名為3D-CLEM的新方法，將光學和電子顯微鏡與計算模型軟體相結合，生成了人類46個染色體的高解析度三維圖像。

一種神秘結構佔據了染色體47％的成分

圖片來自論文

在對所有正常人類染色體的長度、寬度、表面積、體積和DNA密度進行建模後，他們發現對我們理解染色體內部結構有重要影響的事情。

生物學家Daniel Booth說：「定義人類全部46個染色體強制我們重新考慮這個觀點，即染色體幾乎完全由染色質組成，這個假設在100年中從未遭到挑戰。」

而在他們的分析中，染色質只佔染色體全部成分的53%至70%。

另一種稱為染色體周邊（periphery）的結構佔了染色體30%至47%的部分，研究人員在過去觀察到過，但是並不清楚它們有多少。

這意味著對於任何染色體，DNA和它的支持蛋白可能只佔到了全部成分的一半。

他們在論文中寫到：「3D-CLEM分析首次應用產生了顯著的、令人驚訝的結論，有絲分裂染色體全部體積的很大一部分並不是由染色質組成，而是由染色體周邊組成的。」

現階段，人們仍然不理解這個結構的具體功能是什麼，但是研究人員懷疑它的功能可能是某種「鞘」，使染色體在細胞分裂時互相隔離。

這也得到了過去的研究的支持，過去的研究曾表明，這種結構形成的部分原因是Ki-67蛋白。Ki-67是細胞增殖的標誌，它綁定到染色體表面使姊妹染色單體分離。

如果這真的是染色體鞘的功能，那意味著這個結構在細胞分裂時防止錯誤出現方面起著重要作用。

除了功能以外，關於這個神秘的結構還有很多事情我們並不了解，我們不確定它是否像液體或固態膜一樣起作用，也不清楚它如何影響染色質在細胞分裂時的結構變化。

因此，這看上去像是回到了最基本的細胞組成問題。

研究團隊成員之一Bill Earnshaw說：「現在我們必須重新思考染色體如何構成，在細胞分裂時如何分離，因為這些基因材料被其他的物質厚厚地覆蓋著。」

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