美国物理学家组织网5月20日（北京时间）报道，美国宾夕法尼亚大学研究人员通过一种新的实验技术，对基因组中所有成分实现高度控制，生成均匀一致的染色质串珠结构，并开发出分析染色体结构的计算机工具，揭示染色体复杂的组装过程。新研究在用DNA链人工包装染色体方面取得重要进展，也为基因组生化研究开辟了新途径。相关论文发表在5月20日的《科学》杂志上。
染色体由DNA链和相关蛋白质缠绕弯曲，高度压缩包装而成。研究小组首先从酵母菌细胞中提取完整的DNA染色体组，经过培养提纯，然后加入相等分量经纯化的组蛋白（DNA与组蛋白的重量比例固定为1∶1）。组蛋白是DNA链缠绕成染色体的基本材料，这样包装过程就开始了。
经过包装后，细长的DNA基因链包围着一颗颗组蛋白形成串珠一样称为核小体的小结，均匀分布在未打结的DNA链上。核小体是一种染色质结构，进一步卷曲压缩则成为染色体。之前其他研究显示，组蛋白和DNA也能各自沿着DNA链制造一些核小体结点，但这些串珠的整体结构却和细胞内形成的染色质大不一样。
研究小组找到了一种新方法，在实验中加入了酵母菌提取物和ATP，染色质改造酶从ATP中提取了必须的能量，沿着DNA重新配置核小体，重新构造出与细胞内染色质一样的人造染色质结构。
领导该研究的菲利普·科博解释说，染色质改造酶会很活跃地包装核小体，排除每个基因最初所遭遇的障碍，生成了位置均匀一致的核小体珠链。如果没有酵母菌提取物和ATP，在实验开始时核小体只能随机散布。
最关键的是，研究小组还开发出一种计算机图形组装算法，成为从外部研究染色体成分的有力工具，这样，科学家就能“看到”酵母菌细胞中超过6万多个核小体形成染色质的排列方式，从而首次在实验中实际探测到了染色体的结构、功能和它们的组成基因。
染色质组装过程中的缺陷会导致多种疾病，包括一些癌症和慢性紊乱。更直接地研究染色质属性和其组装形状，有助于理解疾病形成并找到相应疗法。（生物谷Bioon.com）
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Science DOI： 10.1126/science.1200508
A Packing Mechanism for Nucleosome Organization Reconstituted Across a Eukaryotic Genome
Zhang, Zhenhai; Wippo, Christian J.; Wal, Megha; Ward, Elissa; Korber, Philipp; Pugh, B. Franklin
Near the 5′ end of most eukaryotic genes, nucleosomes form highly regular arrays that begin at canonical distances from thetranscriptional start site. Determinants of this and other aspects of genomic nucleosome organization have been ascribed tostatistical positioning, intrinsically DNA-encoded positioning, or some aspect of transcription initiation. Here, we provideevidence for a different explanation. Biochemical reconstitution of proper nucleosome positioning, spacing, and occupancylevels was achieved across the 5′ ends of most yeast genes by adenosine triphosphate–dependent trans-acting factors. Thesetranscription-independent activities override DNA-intrinsic positioning and maintain uniform spacing at the 5′ ends of geneseven at low nucleosome densities. Thus, an active, nonstatistical nucleosome packing mechanism creates chromatin organizingcenters at the 5′ ends of genes where important regulatory elements reside.
