揭示如何发生核小体重新定位以揭示遗传性疾病

由早稻田大学结构生物学教授Hitoshi Kurumizaka领导的一个研究小组揭开了重叠双核小体的晶体结构，这是一种新发现的染色质结构单元。这可以解释核小体重新定位是如何发生的，并为开发治疗遗传疾病的药物提供有价值的信息。该研究发表在“科学”杂志上。

人类从单个细胞发育而来，它反复分裂形成有机体。这些分裂的细胞都携带相同的遗传信息并分化形成具有不同功能的组织。例如，当形成手时，仅“打开”形成手所需的基因，并且除用于形成手的基因之外的所有其他基因保持关闭。表观遗传学是一个研究领域，旨在解释这种所谓的基因开关，它控制构成每个生物体结构的基因的表达。

DNA字符串存储所有人的遗传信息并且长度为2米。这种长的DNA必须包装在直径仅约10微米的细胞核中。为此，将DNA整齐地折叠成称为染色质的结构。为了破译这种情况下的遗传信息，动态修改染色质结构用于阅读。染色质结构的这种变化调节了被读基因的差异并区分了细胞的表型变异。

染色质由四种组蛋白组成，DNA包裹在称为核小体的一系列线轴上。阅读遗传信息时，染色质结构通过在读数开始点附近重新定位核小体，可以更容易地读取填充到染色质中的DNA。然后，RNA聚合酶(一种转录基因的酶)开始从核小体移动的位置读取DNA。这种重新定位现象称为核小体重塑。据推测，在核小体重塑中，核小体碰撞并形成称为重叠双核体的染色质结构单元(图01)。通过核小体重塑形成重叠的核小体被认为对于调节遗传开关是至关重要的，但其存在和实际结构是难以捉摸的。

Kurumizaka教授的研究小组以原子分辨率确定了重叠双核小体的三维结构。

“我们的团队开发了一种方法来重建体外重叠的双核小体，并以高纯度大量制备它们。我们成功地将纯化的重叠双核小体结晶(图02)，并使用这些方法，我们在SPring-进行了X射线衍射实验。 8，大型同步辐射装置。“

这些发现有望扩展重叠双核小体与遗传开关之间联系的研究。

此外，在各种癌症中发现了核小体重塑蛋白的突变，包括卵巢癌和膀胱癌。这表明重叠的双核小体的不完全形成可能引发遗传开关的异常，使正常细胞转变为肿瘤细胞。因此，了解重叠核小体的原子结构可以为理解染色质的异常动态如何与癌症相关提供有价值的信息，为癌症药物的开发提供必要的信息。

Kurumizaka教授很有兴趣研究未来细胞中重叠的双核小体形成和基因组DNA功能之间的相关性。

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