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中国科学家率先解析生命信息载体结构奥秘

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4月25日消息,61年前的今天(1953年4月25日),英国剑桥大学卡文迪许实验室的沃森和克里克在英国Nature杂志上发表了一篇划时代的论文,向世界宣告他们发现了DNA的双螺旋结构,揭开了遗传信息如何传递这个“生命之谜”。这个发现使生命科学的研究深入到分子层次,开启了现代分子生物学时代,成为20世纪最伟大的科学发现之一。

30nm染色质左手双螺旋结构模型

中国科学家率先解析生命信息载体结构奥秘的图片

人的基因组含有大概30亿对碱基,如果把这些碱基对集中到一根dna“绳子”上,它的长度大概是2米。2米长的DNA要安放在直径只有几个微米的细胞核里,必须以某种方式凝缩起来。在现代生物学的教科书里,这个过程是分四步完成的,这四个过程对应着四个结构:第一级结构是核小体,它是DNA双螺旋“绳子”缠绕在组蛋白上而形成的;第二级结构是核小体进一步螺旋化形成30nm螺线管,这里6个核小体组成一圈形成中空结构的管状螺旋体,即30nm染色质纤维;第三级结构是由螺线管再进一步螺旋化成为直径为0.4微米的筒状体,也称为超螺旋体;第四级结构就是可以在显微镜下看到的染色体, 它是由超螺旋体进一步折叠盘绕成的。通过以上四步,DNA的长度被凝缩了8400倍左右。以上关于DNA的凝缩模型是目前科学界关于DNA、染色质和染色体组成的基本认识,也是现代生命科学教科书的经典内容。

由于缺乏一个系统性的、合适的研究手段和体系,目前对于30nm染色质纤维这一超大分子复合体的组装和调控机理的研究还十分有限,对于它的精细结构组成也具有很大争议。近30多年来,30nm染色质纤维高级结构研究一直是现代分子生物学领域面临的最大挑战之一。

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