染色体宽度决定因素的独特视角

染色体是高度浓缩的 DNA 形式，对细胞分裂至关重要。在有丝分裂期间，染色体确保遗传物质在子细胞中平均分配。有趣的是，有丝分裂染色体中 DNA 浓缩的尺寸和程度因生物体而异。这是如何调节的——即什么因素控制有丝分裂染色体的形成和尺寸——仍然是个谜。

早稻田大学早稻田高等研究院Yasutaka Kakui博士领导的研究团队;Francis Crick 研究所染色体分离实验室的 Frank Uhlmann;日本癌症研究基金会癌症研究所实验病理学部的 Toru Hirota 着手破解这个谜团。

这一切是如何开始的?对于角井来说，正是他对染色体的迷恋促使他从事这项研究。“基因组 DNA 如何储存在细胞内?这是一个古老的未解之谜。为了扩展我们对细胞如何准确地将遗传信息传递给后代的知识，我们需要了解染色体形成的分子基础。” 这就是推动这项研究的原因，其结果已发表在Cell Reports上。

在有丝分裂期间，DNA 经历显着压缩以形成染色体。称为凝缩蛋白的大型蛋白质环复合物在压实过程中起着关键作用。它结合在 DNA 上的特定位点，并通过形成环来压缩它。因此，科学家们知道凝缩蛋白对于 DNA压缩至关重要，这与染色体尺寸密切相关——越厚的染色体越紧凑。他们还知道凝聚素结合位点的模式是物种特异性的。但凝缩蛋白和染色质接触在确定染色体尺寸方面的确切作用目前尚不清楚。

研究人员探索了凝聚素和染色质接触的各个方面，以解决手头的问题。他们使用 Hi-C 和超分辨率显微镜分别分析了芽殖酵母和裂殖酵母S. cerevisiae和S. pombe中有丝分裂染色质接触与染色体臂长之间的相关性。发现确凿的证据表明染色质接触之间的距离与间期和有丝分裂中的臂长成正比。因此，较短的臂具有短距离接触，而较长的臂具有远距离接触。这被发现是物种特异性的。

现在，更长的染色质接触距离导致更大的染色质环，这两者都是更宽的染色体臂的指标。因此，作者研究了出芽酵母和裂殖酵母，得出结论，在一个物种中，较长的染色体臂总是较宽。受酵母中成功观察的启发，他们将研究扩展到人体细胞，以找到相同的相关性。“我们意外地发现，在真核生物中，较长的染色体臂总是较粗，这有助于我们了解细胞分裂过程中有丝分裂染色体的形成方式，”Kakui 解释道。他们的研究将是第一个最终确定染色体臂长决定有丝分裂染色体宽度的研究。

这项研究提供了对有丝分裂染色体结构的独特见解，挑战了当前关于有丝分裂染色体形成的观点。Kakui 总结道：“我们的研究结果将开辟一种新方法，通过控制有丝分裂染色体结构来避免染色体流产，这是形成癌细胞和/或出生缺陷(如唐氏综合症)的可能原因。这可能会改变癌症治疗和/或生育治疗的医疗方法。”

染色体研究和干预的变革正在进行中!