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前核小體發現將改寫普生教科書

普通生物學教科書將要進行小部分的改寫,原因是來自加州大學聖地牙哥分校的生物學家發現了遺傳物質中基本單位的新成員。

根據普生教科書的描述,染色質是DNA存在細胞中的自然狀態。核小體(nucleosome)是組成染色質的基本單元,一連串的核小體構成染色質。

當我們用高倍率的顯微鏡觀察染色體,我們可以看到核小體像是一串珠子相連。但是發表在8月19日的《分子細胞》期刊上的文章,加州大學聖地牙哥分校的生物學家發現了一個新的染色質組成粒子,介於裸露的DNA與核小體中間。他們說:「乍看之下像是核小體,但是實際上是核小體的分身。」

領導該研究團隊的聖地牙哥分校生物學家James Kadonaga教授,他提到這個新穎粒子是核小體未包裝完成的樣子,因此將他們命名為前核小體(pre-nucleosome)。 他還說這個新發現開啟我們重新認識染色質的序幕。前核小體被認為可能在遺傳物質被複製和使用時,扮演著關鍵的角色。

生物學家們認為儘管這種前核小體在顯微鏡下看起來與核小體類似,但是經過生物化學的檢驗顯示,它們其實是DNA和核小體的中間過渡物質。研究人員提到:「透過動力酵素蛋白(motor enzyme)使用能量分子腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)能夠將這些前核小體變成了核小體」。

Kadonaga教授說:「前核小體的發現提出我們先前認為染色質只由核小體構成的看法可能是錯誤的簡化,因為它很可能是核小體與前核小體的混合。因此,這項發現可能開啟我們重新理解染色質的序章。」

該研究由美國國家衛生研究院(NIH)資助。NIH國立綜合醫學研究所負責監管染色質研究的 Anthony Carter 表示:「核小體是DNA分子纏繞在組蛋白上所組成,有助穩定染色質狀態,以及對於基因表現與DNA複製的控制起關鍵的調控作用。找到這個新穎的DNA-組蛋白中間型複合物是提供了染色質組成的新見解,將有助於我們了解其如何影響這個動態過程。」

 

翻譯自:asnowtech: DNA and a nucleosome

相關報導: UCSanDiego NewsCenter

原始論文:Molecular Cell: Identification of a Rapidly Formed Nonnucleosomal Histone-DNA Intermediate that Is Converted into Chromatin by ACF

這篇論文研究的重點是在於DNA分子纏繞在組蛋白上組裝成核小體(wiki)的初期過程,目的是為了解開染色質形成的中間步驟。在實驗的過程中證實了只要有組蛋白H3與H4就能夠快速地和DNA分子結合形成前核小體(短於15秒),接著藉由動力蛋白(motor protein)將前核小體再轉換成核小體,而這個步驟需要的時間較長,大約是10到20分鐘。

一般在進行染色體複製的過程,DNA上的組蛋白會被移除,當複製出新的一條DNA分子後,組蛋白才會重新組裝上去。這個研究暗示著前核小體將可能出現在DNA複製叉上類似核小體的結構,讓組蛋白能夠快速地被組裝到剛完成複製的DNA上。

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研究昆蟲的人,腦袋不時地轉來轉去,對於這個世界充滿好多想像與疑問。