1953年，Watson和Crick榜首次對外發(fā)布了他們關(guān)于DNA雙螺旋構(gòu)造的研討發(fā)現(xiàn)。他們憑借于X-射線衍射技能顯影了這一DNA構(gòu)造（延伸閱覽：聞名專家莊小威Nature解析核小體重塑）。電子顯微鏡一類的技能使得科學家們得以辨認出染色體的最底子的一級構(gòu)造——核小體。如今咱們現(xiàn)已曉得，咱們的DNA是經(jīng)過悉數(shù)基因組這些規(guī)矩重復的核小體單位包裝成染色質(zhì)的。但是因為缺少適宜的技能和東西，當時仍無法在滿足的分辯率下以一種非侵入性的辦法來調(diào)查細胞核中的染色質(zhì)安排。
如今來自西班牙基因組調(diào)控基地（CRG）和西班牙光子科學研討所(ICFO)的一個科學家研討小組，榜首次設(shè)法顯影并計算了包裝在一同構(gòu)成咱們基因組的這些最小的單位。幸虧憑借了2014年取得諾貝爾化學獎的一項新的頂級光學技能——高分辯率顯微鏡，科學家們才得以完結(jié)這項研討。聯(lián)絡(luò)一些立異的定量辦法和數(shù)值模仿，他們還在納米尺度上界說了基因組的構(gòu)造。
西班牙光子科學研討所課題組領(lǐng)導人Melike Lakadamyali教授說：“經(jīng)過運用一種新的高分辯率顯微鏡技能——STORM技能，咱們調(diào)查并計算了染色質(zhì)絲中的核小體，斷定了它們的安排。STORM打破了慣例顯微鏡的空間分辯率約束，使得咱們能夠準斷界說染色質(zhì)絲的構(gòu)造?！?/div>
經(jīng)過比照干細胞和分解細胞，研討人員調(diào)查了兩種細胞染色質(zhì)絲構(gòu)造的一些重要區(qū)別。西班牙基因組調(diào)控基地研討小組領(lǐng)導人Pia Cosma說：“咱們發(fā)現(xiàn)干細胞具有不一樣于體細胞的染色質(zhì)構(gòu)造。而且，這些區(qū)別與多能性水平相一同。細胞越是具有多能性，染色質(zhì)的包裝就越不嚴密。它為咱們了解干細胞的功用和它們的基因組構(gòu)造供給了一些新頭緒，將有助于咱們研討細胞重編程?！?/div>
科學家們發(fā)現(xiàn)DNA并非規(guī)矩地與核小體包裝在一同， 核小體是在巨細不一樣的“核小體窩”（ nucleosome clutches，譯）中進行安裝，一些無核小體的DNA區(qū)域?qū)⑦@些核小體窩分隔開來。他們發(fā)現(xiàn)，多能干細胞核小體窩中的核小體一般沒那么密布。此外，核小體窩的巨細與干細胞有相關(guān)，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。
盡管咱們身體中的一切細胞都具有一樣的遺傳信息，它們并不會一同表達一切的基因。因而，當細胞特化之時，一些DNA區(qū)域會被緘默沉靜，或使得讀取基因的分子RNA聚合酶較難以挨近。依據(jù)細胞的特化狀況，將發(fā)作不一樣水平的DNA包裝。這項宣告在《細胞》（Cell）雜志的新研討作業(yè)，供給了關(guān)于每個細胞中染色質(zhì)絲怎么安裝和包裝構(gòu)成特異DNA構(gòu)造的一些新知道。
這些研討終究將有助于進一步了解關(guān)于堅持誘導多能狀況至關(guān)重要的、干細胞及它們DNA構(gòu)造的一同特征。ICFO和CRG現(xiàn)已為此請求了專利，兩家組織正在探究將分類細胞“干性”狀況，如多能性程度進行商場化推廣的商機。這一技能能夠單細胞靈敏度斷定干細胞的多能潛力，因而其有才能變成干細胞或多能細胞運用于細胞醫(yī)治或生物醫(yī)學研討之前，對這些細胞進行質(zhì)量操控的一種規(guī)范辦法。
引薦原文摘要：
Chromatin Fibers Are Formed by Heterogeneous Groups of Nucleosomes In Vivo
Nucleosomes help structure chromosomes by compacting DNA into fibers. To gain insight into how nucleosomes are arranged in vivo, we combined quantitative super-resolution nanoscopy with computer simulations to visualize and count nucleosomes along the chromatin fiber in single nuclei. Nucleosomes assembled in heterogeneous groups of varying sizes, here termed “clutches,” and these were interspersed with nucleosome-depleted regions. The median number of nucleosomes inside clutches and their compaction defined as nucleosome density were cell-type-specific. Ground-state pluripotent stem cells had, on average, less dense clutches containing fewer nucleosomes and clutch size strongly correlated with the pluripotency potential of induced pluripotent stem cells. RNA polymerase II preferentially associated with the smallest clutches while linker histone H1 and heterochromatin were enriched in the largest ones. Our results reveal how the chromatin fiber is formed at nanoscale level and link chromatin fiber architecture to stem cell state.