核結(jié)構(gòu)在細胞核中組織基因組的是什么

細胞核中活性與基因組無活性部分的空間分離對于基因表達控制至關(guān)重要。一項新的研究揭示了這種分離的主要機制，并將我們對核心的描述顛倒過來。

真核染色體由染色質(zhì)構(gòu)成，染色質(zhì)是DNA和相關(guān)蛋白的復合物。根據(jù)轉(zhuǎn)錄活性和壓實程度，可以區(qū)分兩種類型的染色質(zhì)，這兩種類型在細胞核內(nèi)在空間上分開。高度濃縮的部分由染色質(zhì)區(qū)域組成，其含有很少的基因并且是轉(zhuǎn)錄失活的。

它被稱為異染色質(zhì)，位于細胞核的外圍，靠近核膜。另一方面，常染色質(zhì)富含基因并且對應于基因組的活性部分。它占據(jù)細胞核的內(nèi)部區(qū)域，密度較小，因此基因表達所需的蛋白質(zhì)機器更容易接近。這種基因組組織的一般模式幾乎存在于所有真核細胞類型中，

由位于慕尼黑Biocenter的Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)的Irina Solovei領導的團隊與Job Dekker(馬薩諸塞大學醫(yī)學院)和麻省理工學院Leonid Mirny的物理學家(醫(yī)學工程研究所)合作開展的研究和科學)現(xiàn)在表明染色質(zhì)分離的驅(qū)動力是無活性的異染色質(zhì)，并且常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的“默認”染色質(zhì)分布是相反的。新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在“自然”雜志上。

已經(jīng)提出了許多機制來解釋染色質(zhì)如何在細胞核內(nèi)分離，但是它們中沒有一個是決定性的，主要是因為很難分析兩種染色質(zhì)類型在常規(guī)細胞核中的相互作用，其中異染色質(zhì)拴在核膜上?！耙虼耍瑢τ谖覀兊难芯?，我們選擇了所謂的倒置細胞核，”Solovei說。她和她的慕尼黑同事大約10年前在夜間活動的哺乳動物的視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)了這些細胞核，在那里它們被限制為被稱為視桿細胞的感光細胞類型。

在棒中，緊密凝聚的異染色質(zhì)包裝在細胞核內(nèi)部，而活性常染色質(zhì)直接位于核膜下 - 這是一般規(guī)則的一個獨特例外。結(jié)果表明，桿狀核的異染色質(zhì)核心充當微透鏡會聚光，從而改善夜間視網(wǎng)膜的光學特性。來自同一組的后續(xù)研究揭示了這種非典型核缺乏兩種蛋白質(zhì)復合物的反轉(zhuǎn)機制，這兩種蛋白質(zhì)復合物通常將異染色質(zhì)連接到核膜的內(nèi)層表面，即核層。

利用現(xiàn)代顯微鏡和分子生物學技術(shù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)生成了單個染色體和整個細胞核的聚合物模型。通過模擬這些聚合物在不同條件下的行為，他們能夠研究兩種染色質(zhì)組分和核層之間和之間相互作用的作用。這些研究表明單獨的異染色區(qū)域之間的相互作用足以進行染色質(zhì)分離，而常染色質(zhì)中的相互作用對于該過程是不必要的。

“我們的研究結(jié)果表明，倒核在概念上代表了默認的核結(jié)構(gòu)，”米爾尼說?！半m然異染色質(zhì)與核層的相互作用對于建立傳統(tǒng)建筑至關(guān)重要。”“在這方面，”Solovei說，“有趣的是，為什么大多數(shù)真核生物都具有常規(guī)核，以及異染色質(zhì)在核周邊定位的功能相關(guān)性是多么令人感興趣?！?/p>