科学家初次捕获细胞DNA液滴高清三维图画

  研讨人员使用冷冻电子断层扫描技能以史无前例的精度观测染色质凝集体，提醒了DNA在细胞内的紧缩机制。

  将六英尺（约1.8米）长的DNA塞进比人类发丝更细的细胞核 —— 这或许是生命最极致的空间紧缩奇观。而生物学每分每秒都在以工程师朝思暮想的精度完成着这种遗传物质的紧缩。DNA环绕蛋白质构成核小体，这些结构好像串珠般衔接。这些珠串进一步折叠成染色质纤维，终究构筑成细胞核的细密空间结构。

  2019年，德州大学西南医学中心迈克尔·罗森团队发现，实验室中组成的核小体能够融组成无膜液滴状凝集体。这种相似油滴在水中的相别离现象，或许模拟了染色质在细胞内的紧缩机制。要实在了解这些液滴的物理结构和特性，科学家需求透视其内部——这在某种程度上预示着有必要对凝集体内的单个染色质纤维和核小体进行成像，而这正是此前一切团队未能完成的打破。

  现在，来自德州大学西南医学中心、加州大学圣地亚哥分校、剑桥大学及霍华德休斯医学研讨所珍妮莉亚研讨园区的联合团队，成功捕获了组成染色质凝集体内部分子迄今最明晰图画。凭借珍妮莉亚园区的前沿成像技能，团队初次观测到染色质纤维和核小体在这些液滴结构中的排布方法，并将相同技能应用于天然细胞染色质研讨。

  团队选用冷冻电子断层扫描技能，该技能能在近天然状况下生成生物分子的三维重构图画。研讨首先将样本速冻至零下180摄氏度，固定一切分子方位；随后运用冷冻聚集离子束研磨技能，将样本切割成100纳米厚度的超薄切片；最终经过冷冻电镜从多角度捕获每一切片的数十幅投影图画，经核算处理拼接成凝集体及其分子排布的三维高清图谱。

  结合核算机模拟与光学显微镜数据，团队制作出染色质纤维相互作用构成液滴网络的动态图景。研讨之后发现，衔接核小体的接头DNA长度对纤维在凝集体内的安排方法起关键作用。这些结构特征解说了为何某些染色质类型更容易发生相别离，以及不同凝集体为何出现差异化的资料特性。

  团队一起证明，组成凝集体高度模拟了细胞内DNA的实在紧缩状况。这项研讨初次将单个分子结构与凝集体的微观特性相关起来，罗森表明，咱们坚信这仅仅冰山一角。论文榜首作者周怀斌弥补说：了解凝集体行为有助于提醒反常凝集怎么导致疾病。经过这项研讨，咱们将更深入了解病理性的反常凝集进程。

  该效果为研讨基因调控、应激反应和细胞安排中的其他生物分子凝集体供给了全新结构，将协助科学界提醒这些无膜液滴怎么保持细胞功用，以及功用异常时引发的结果。