کروموزوم ها متفاوت از تصور شما هستند


این تصویر کروماتین چند رنگ با استفاده از فلورسنت چندگانه در هیبریداسیون درجا و میکرو محلول با وضوح فوق العاده ایجاد شده است. اعتبار: آزمایشگاه Xiaowei Zhuang

در کتاب های درسی دبیرستان ، کروموزوم های انسانی به صورت X ناپایدار به تصویر کشیده شده است زیرا دو هات داگ با هم گرفتگی دارند. اما این تصاویر خیلی دقیق نیستند. جون هان سو می گوید: “در 90 درصد موارد ، کروموزوم ها به آن شکل وجود ندارند.”

سال گذشته ، قبل از اینکه دکتر دکترای خود را به پایان برساند ، او و سه نامزد دکترای فعلی در دانشکده تحصیلات تکمیلی هنر و علوم – Pu Zheng ، Seon Kinrot و Bogdan Bintu – تصاویر 3-D با وضوح بالا از کروموزوم های انسانی ، خانه های پیچیده DNA ما ، تهیه کردند. . اکنون ، این تصاویر می تواند شواهد کافی برای تبدیل این X ها به نمادهای پیچیده تر اما دقیق تر فراهم کند تا علاوه بر آموزش نسل بعدی دانشمندان ، بلکه به نسل فعلی نیز کمک کند تا رمز و رازهای کروموزومی را کشف کند. ساختار بر عملکرد تأثیر می گذارد.

همه موجودات زنده ، از جمله انسان ها ، باید سلول های جدیدی ایجاد کنند تا جایگزین سلول های بسیار قدیمی و فرسوده برای عملکرد شوند. برای انجام این کار ، سلول ها DNA خود را که در کتابخانه های هزارتوی داخل کروماتین ، چیزهایی که در کروموزوم ها قرار دارند ، تقسیم و تکثیر می کنند. DNA در یک سلول گسترش یافته و می تواند به شش فوت برسد ، همه در ساختارهای پیچیده و پیچیده هسته سلول پیچیده می شود. فقط یک اشتباه در کپی برداری یا بازگرداندن مواد ژنتیکی می تواند منجر به جهش یا سو mal عملکرد ژن ها شود.

بزرگنمایی به اندازه کافی نزدیک برای دیدن ساختار کروماتین دشوار است. اما نگاه به ساختار و عملکرد حتی دشوارتر است. اکنون ، در مقاله منتشر شده در ماه آگوست در قفس، ژوانگ و تیم او روش جدیدی را برای به تصویر کشیدن ساختار و رفتار کروماتین با هم ، اتصال نقاط برای تعیین چگونگی تأثیر یکی بر دیگری برای حفظ عملکرد مناسب یا ایجاد بیماری گزارش دادند.

ژوانگ ، دیوید آرنولد ، استاد عالی علوم ، گفت: “تعریف سازمان سه بعدی بسیار مهم است ،” برای درک مکانیسم های مولکولی سازمان و همچنین درک چگونگی تنظیم عملکرد ژنومی توسط این سازمان. ” “

تیم با استفاده از روش جدید خود برای تصاویر 3-D با وضوح بالا ، شروع به ساختن نقشه کروموزومی از هر دو عکس لنزهای عریض روی همه 46 کروموزوم و نمای نزدیک از یک بخش کروموزومی کردند. آنها برای نشان دادن چیزی که برای نمایاندن آن هنوز خیلی کوچک است ، نقاط متصل (“مکان های ژنومی”) را در امتداد هر رشته DNA گرفتند. با اتصال بسیاری از نقاط ، آنها می توانند تصویری جامع از ساختار کروماتین را تشکیل دهند.

اما یک مشکل وجود داشت. پیش از این ، خوان گفت ، تعداد نقاطی که می توانستند به تصویر بکشند و شناسایی کنند به تعداد رنگهایی که می توانند با هم به تصویر بکشند محدود بود: سه. سه نکته نمی تواند تصویری جامع ایجاد کند.

بنابراین ژوانگ و تیم او رویکردی سازگار به دست آوردند: تصویر سه مکان مختلف ، سرکوب سیگنال و سپس تصویر سه مکان دیگر به سرعت پشت سر هم. با استفاده از این تکنیک ، هر نقطه دو علامت شناسایی دریافت می کند: رنگ و دایره تصویر.

ژوانگ گفت: “ما در واقع 60 جایگاه داریم ، هم تصویربرداری شده و هم محلی و مهمتر از همه شناسایی شده است.”

با این وجود ، برای پوشاندن کل ژنوم ، آنها به بیش از هزاران مورد نیاز داشتند ، بنابراین آنها به زبانی روی آوردند که قبلاً برای سازماندهی و ذخیره اطلاعات زیادی استفاده شده است: باینری. با چاپ بارکد های دودویی بر روی مکان های مختلف کروماتین ، آنها می توانند مکان های بیشتری را به تصویر بکشند و بعدا هویت آنها را رمزگشایی کنند. به عنوان مثال ، یک مولکول که در دایره یک به تصویر کشیده می شود اما در دایره دو نیست ، بارکدی دریافت می کند که با “10” شروع می شود. با استفاده از بارکدهای 20 بیتی ، تیم می تواند 2000 مولکول را فقط در 20 دایره تصویر تشخیص دهد. ژوانگ گفت: “به این روش ترکیبی ، می توانیم تعداد مولکولهای تصویربرداری و شناسایی شده را خیلی سریعتر افزایش دهیم.”

با استفاده از این روش ، تیم در حدود 2000 محل كروماتین در هر سلول تصویربرداری كرد ، كه بیش از ده برابر كار قبلی آنها است و برای ایجاد تصویری با وضوح بالا از آنچه ساختار كروموزوم ها در زیستگاه طبیعی آن است ، كافی است. اما آنها در اینجا متوقف نشدند: آنها همچنین فعالیت رونویسی (هنگامی که RNA مواد ژنتیکی DNA را تکثیر می کند) و ساختارهای هسته ای مانند لکه ها و هسته های هسته ای را به تصویر می کشند.

با استفاده از ژنوم Google Maps سه بعدی ، آنها می توانند شروع به تجزیه و تحلیل کنند که چگونه ساختار با گذشت زمان تغییر می کند و اینکه چگونه این حرکات ارضی به تقسیم و تکثیر سلول کمک می کنند یا آسیب می رسانند.

محققان قبلاً می دانند كه كروماتین به مناطق و مناطق مختلفی تقسیم می شود (مانند بیابان ها در مقابل شهرها). اما اینکه این مناطق در انواع مختلف سلول چگونه به نظر می رسند و نحوه عملکرد آنها هنوز ناشناخته است. ژوانگ و تیم تحقیقاتی با تصاویر با وضوح بالا دریافتند مناطقی با ژن های زیاد (“غنی از ژن”) به مناطق مشابه هر کروموزوم جریان دارند. اما مناطقی که ژن کمی دارند (“ژن فقیر”) فقط در صورت تقسیم یکسان کروموزوم جمع می شوند. یک نظریه این است که مناطق غنی از ژن ، که مکان های فعال برای رونویسی ژن هستند ، به عنوان یک کارخانه برداشت می شوند تا تولید کارآمدتری داشته باشند.

در حالی که قبل از تأیید این تئوری به تحقیقات بیشتری نیاز است ، یک چیز مسلم است: محیط محلی کروماتین بر فعالیت رونویسی تأثیر می گذارد. ساختار بر عملکرد تأثیر می گذارد. این تیم همچنین دریافت که هیچ دو کروموزوم شبیه یکدیگر نیستند ، حتی در سلولهایی که در غیر این صورت یکسان هستند. برای فهمیدن اینکه هر کروموزوم در هر سلول از بدن انسان چگونه است ، کار بسیار بیشتری نیاز دارد تا آزمایشگاه بتواند به تنهایی از عهده آن برآید.

ژوانگ گفت: “ساختن کار ما به تنهایی امکان پذیر نخواهد بود.” “ما باید درک بسیاری از آزمایشگاه ها را افزایش دهیم تا درک کاملی داشته باشیم.”


دانشمندان ساختارهای “مانند دمبل” DNA رمزگذار پروتئین را شناسایی کرده اند


اطلاعات بیشتر:
Jun-Han Su et al ، تصویربرداری در مقیاس ژنوم از سازمان سه بعدی و فعالیت رونویسی کروماتین ، قفس (2020) DOI: 10.1016 / j.cell.2020.07.032

اطلاعات مجله:
قفس

تهیه شده توسط دانشگاه هاروارد

نقل قول: کروموزوم ها متفاوت از آنچه شما فکر می کنید (2020 ، 18 نوامبر) ، بازیابی شده در 18 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-chromosomes.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*