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        DNA在首次解釋遺傳物質(zhì)如何通過細(xì)胞核時跳舞
        
			
        
				2019-03-12 10:40:58
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        新的模擬顯示，DNA在精心編排的舞蹈中在細(xì)胞核內(nèi)流動。這一發(fā)現(xiàn)是對工作細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)移動的第一次大規(guī)模解釋。研究報告的共同作者，紐約市Flatiron研究所計算生物學(xué)中心的生物物理建模小組負(fù)責(zé)人，Courant研究所的聯(lián)合主任Michael Shelley說：“之前的工作主要集中在DNA的微觀尺度上。”紐約大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)實驗室。“人們并沒有真正考慮更大規(guī)模的情況。”
        

        DNA在首次解釋遺傳物質(zhì)如何通過細(xì)胞核時跳舞
        

        Shelley及其同事模擬了染色質(zhì)的運(yùn)動，染色質(zhì)是細(xì)胞核內(nèi)DNA的功能形式。染色質(zhì)看起來像一串細(xì)小的珠子，由DNA鏈連接的球狀遺傳物質(zhì)簇。研究人員提出，沿著DNA的分子機(jī)器會使染色質(zhì)的片段拉直并拉緊。此活動將相鄰的股線對齊以面向相同的方向。反過來，這種對齊會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)的級聯(lián)華爾茲在整個核心中閃爍。
        

        研究人員在10月22日的“美國國家科學(xué)院院刊”網(wǎng)絡(luò)版上報告說，跳舞的DNA可能在基因表達(dá)，復(fù)制和重塑中起作用，盡管確切的影響尚不清楚。
        

        這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋2013年科學(xué)家報告的測量結(jié)果，包括哈佛大學(xué)的Alexandra Zidovska。除了先前已知的單個基因的小規(guī)模運(yùn)動外，科學(xué)家們的實驗還發(fā)現(xiàn)大面積的染色質(zhì)區(qū)域每隔幾秒鐘以一微米的速度一致地通過細(xì)胞核移動。然而，科學(xué)家無法確定運(yùn)動的原因或細(xì)節(jié)。
        

        雪萊有研究微生物如何游泳的經(jīng)驗。所涉及的類似物理使他對遷移DNA背后的機(jī)制感到好奇。他與加州大學(xué)圣地亞哥分校的David Saintillan和紐約大學(xué)的Zidovska合作進(jìn)行調(diào)查。
        

        研究人員研究了DNA分子沿分子機(jī)器移動附近遺傳物質(zhì)的兩種方式：拉動和推動。分子機(jī)器不能發(fā)揮凈力，這意味著通過拉動一片DNA，它必須抓住并拉動其他東西。兩個向內(nèi)拉力將取消，給予零凈力并導(dǎo)致DNA片段收縮。如果機(jī)器向外推動，力將同樣取消，DNA段將延伸。
        

        這些收縮和延伸發(fā)生在充滿細(xì)胞核的粘稠液體中。DNA的運(yùn)動在液體中產(chǎn)生流動，可以重新定向附近長度的分子。
        

        通過計算機(jī)模擬，研究人員模擬了收縮和伸展如何影響局限于球形核內(nèi)的混雜染色質(zhì)。當(dāng)DNA的長度收縮時，產(chǎn)生的流動將附近的股線指向不同的方向，阻止任何精心設(shè)計的運(yùn)動。延伸產(chǎn)生的液體流在相同的方向上與附近的DNA對齊。這種排列導(dǎo)致了級聯(lián)效應(yīng)，使大片DNA在同一方向上移動。
        

        雪莉說：“這就像核心的一部分突然決定我們都會以這種方式移動一點，然后另一點說我們都會以這種方式移動。” “染色質(zhì)有點徘徊。”
        

        Shelley建議，這種DNA擺動可以幫助在整個細(xì)胞核中分布負(fù)責(zé)表達(dá)特定基因的分子機(jī)制。他說，確切地說，需要更復(fù)雜的模擬以及染色質(zhì)切割地毯的其他實驗。
        
			

			
          
        
			
        
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