1953年，Watson和Crick*次對外公布了他們關于DNA雙螺旋結構的研究發(fā)現。他們借助于X-射線衍射技術顯影了這一DNA結構。電子顯微鏡一類的技術使得科學家們得以辨認出染色體的基本的一級結構——核小體。現在人們已經知道，我們的DNA是通過整個基因組這些規(guī)律重復的核小體單位包裝成染色質的。然而由于缺乏合適的技術和工具，當前仍無法在足夠的分辨率下以一種非侵入性的方式來觀察細胞核中的染色質組織。
現在來自西班牙基因組調控中心（CRG）和西班牙光子科學研究所(ICFO)的一個科學家研究小組，*次設法顯影并計算了包裝在一起形成我們基因組的這些小的單位。多虧借助了2014年獲得諾貝爾化學獎的一項新的光學技術——高分辨率顯微鏡，科學家們才得以完成這項研究。結合一些創(chuàng)新的定量方法和數值模擬，他們還在納米尺度上定義了基因組的結構。
西班牙光子科學研究所課題組領導人Melike Lakadamyali教授說：“通過利用一種新的高分辨率顯微鏡技術——STORM技術，我們觀察并計算了染色質絲中的核小體，確定了它們的組織。STORM突破了常規(guī)顯微鏡的空間分辨率限制，使得我們能夠定義染色質絲的結構。"
通過比較干細胞和分化細胞，研究人員觀察了兩種細胞染色質絲結構的一些重要差異。西班牙基因組調控中心研究小組領導人Pia Cosma說：“我們發(fā)現干細胞具有不同于體細胞的染色質結構。并且，這些差異與多能性水平相一致。細胞越是具有多能性，染色質的包裝就越不緊密。它為我們理解干細胞的功能和它們的基因組結構提供了一些新線索，將有助于我們研究細胞重編程。"
科學家們發(fā)現DNA并非規(guī)則地與核小體包裝在一起， 核小體是在大小不同的“核小體窩"（ nucleosome clutches，生物通譯）中進行裝配，一些無核小體的DNA區(qū)域將這些核小體窩分隔開來。他們發(fā)現，多能干細胞核小體窩中的核小體通常沒那么密集。此外，核小體窩的大小與干細胞有關聯，這意味著細胞越具有多能性，這些核小體窩中的核小體就越少。
雖然我們身體中的所有細胞都具有相同的遺傳信息，它們并不會同時表達所有的基因。因此，當細胞特化之時，一些DNA區(qū)域會被沉默，或使得讀取基因的分子RNA聚合酶較難以接近。根據細胞的特化情況，將發(fā)生不同水平的DNA包裝。這項發(fā)表在《細胞》（Cell）雜志的新研究工作，提供了關于每個細胞中染色質絲如何裝配和包裝形成特異DNA結構的一些新認識。
這些研究終將有助于進一步了解對于維持誘導多能狀態(tài)關重要的、干細胞及它們DNA結構的*特征。ICFO和CRG已經為此申請了，兩家機構正在探索將分類細胞“干性"狀態(tài)，如多能性程度進行市場化營銷的商機。這一技術可以單細胞敏感度確定干細胞的多能潛力，因此其有能力成為干細胞或多能細胞應用于細胞治療或生物醫(yī)學研究之前，對這些細胞進行質量控制的一種標準方法。
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