研究:連接組蛋白控制染色體的形狀

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【大紀元2021年10月14日訊】(大紀元記者李少維編譯報導)新研究發現,一種名為連接組蛋白(linker histones)的物質控制著DNA的盤繞方式,導致纏繞出來的染色體形態不一樣:有的是由很多小線圈組成,看起來又長又細;有的由少一些的線圈組成,看起來又短又粗。

人類的細胞有能力把長達六英尺的DNA盤繞後塞進一個只有10微米的細胞核裡面,差不多相當於是一英里長的繩子塞進一顆綠豆裡面。

科學家知道這麼長的DNA物質可不是像一團亂麻一樣塞在這麼狹小的空間內,而是以非常有序的形態盤繞在一個個核小體(nucleosome)的外面,再由連接組蛋白把纏繞好的DNA固定住,就組成了一段段有序的染色質纖維。這些纖維再通過凝聚蛋白(condensin),組織成有序的染色質環,最後組成染色體

主要研究者之一美國洛克菲勒大學(Rockefeller University)的分子生物學教授福納比基(Hironori Funabiki)說,根據染色質環大小的不同,不同物種、不同細胞內的染色體的形態也不一樣。

福納比基把染色體盤繞的形態比作人們收納有線耳機的方式。「如果你把它纏成小圈,就很容易裝進你的口袋里;如果你只把它簡單繞幾大圈,耳機線就還是比較大。」類似的,如果盤繞出的染色質環比較小,圈數較多,組成的染色體就較長、較細;如果染色質環比較大,組成的染色體就較短、較粗。

這個研究組使用馬薩諸塞大學(University of Massachusetts)醫學院提供了一種技術,分析了青蛙卵的DNA,發現連接組蛋白在染色質環形成過程的一開始就介入起到重要的作用,影響著染色質環的大小。

研究人員發現,在染色質環形成之初,如果連接組蛋白的濃度高,就會阻礙凝聚蛋白與核小體的綁定,使得組成的染色質環數量很少,最後的染色體形狀就是「盤繞得比較鬆散」的狀態,也就是上面提到的「較短、較粗」的形態。反之,如果在這個階段之初連接組蛋白的濃度較低,充足的凝聚蛋白就會讓染色質環盤繞得較緊湊、形成較多的染色質環,那麼形成的染色體形狀就是「較長、較細」的形態。

福納比基的猜想是,細胞利用這種機制調節染色體的長度,是為了加快或放慢細胞的生長速度。「染色體越長,細胞分裂所需的時間越久。」福納比基說,「青蛙卵暴露在危險的環境下,所以生長速度很關鍵。成功的繁殖取決於這些卵變成蝌蚪游走的速度。可能因為如此,所以青蛙卵的染色體比較短,這樣細胞分裂的速度才快。」

福納比基表示,下一步他們將探索連接組蛋白是否在影響人類染色體的大小和形狀方面發揮著類似的作用。

這份研究8月18日發表於《電子生命》(eLife)。◇

責任編輯:朱涵儒

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