Talagang ibang-iba ang hitsura ng mga Chromosome mula sa mga larawan mula sa mga aklat-aralin sa high school

Ang makulay na koleksyon ng chromatin na ito ay ginawa gamit ang multiplexed fluorescence in situ hybridization at super-resolution microscopy. Kredito: Xiaowei Zhuang Lab

Ang mataas na resolusyon, 3D na mga imahe ng mga chromosome ng tao sa solong mga cell ay nagpapahayag DNA ang istraktura ay maaaring makaapekto sa pagganap nito.

Sa mga aklat-aralin sa high school, ang mga chromosome ng tao ay inilalarawan bilang mga winky Xs bilang dalawang siksik na hotdog na magkakasama. Ngunit ang mga larawang iyon ay malayo sa tumpak. “Siyamnapung porsyento ng oras,” sabi ni Jun-Han Su, “ang mga chromosome ay wala.”

Noong nakaraang taon, bago makuha ni Su ang kanyang Ph.D. degree, siya at ang tatlong kasalukuyang Ph.D. Ang nagtapos ng Gradweyt ng Arts and Science – Pu Zheng, Seon Kinrot at Bogdan Bintu – ay kumuha ng mga 3D na imahe na may mataas na katumpakan na mga chromosome ng tao, ang mga kumplikadong istruktura ng aming DNA. Ngayon, ang mga imaheng iyon ay maaaring magbigay ng sapat na katibayan upang gawing kumplikado ang mga X-ray na iyon ngunit tumpak na mga senyas na hindi lamang magtuturo sa susunod na henerasyon ng mga siyentista ngunit makakatulong din sa kasalukuyang henerasyon upang malutas ang mga misteryo kung paano nakakaimpluwensya ang istraktura ng chromosome.

Ang lahat ng mga nabubuhay na bagay, kabilang ang mga tao, ay dapat gumawa ng mga bagong cell na papalit sa mga luma na masyadong luma upang gumana. Upang magawa ito, hatiin at i-duplicate ng mga cell ang kanilang DNA, na naka-pack sa mga library ng labyrinthine sa loob ng chromatin, mga sangkap sa loob ng mga chromosome. Napalawak sa isang tuwid na linya, ang DNA sa isang solong cell ay maaaring umabot ng hanggang anim na talampakan, lahat ay nakapaloob sa solid, kumplikadong mga istraktura sa isang cell cell. Isang pagkakamali lamang sa pagkopya o pagpapalit ng materyal na pang-henetiko ay maaaring maging sanhi ng predisposisyon ng genetiko o maling pagganap.

Ang pagkuha ng sapat na malapit upang makita ang pagbuo ng chromatin ay mahirap. Ngunit ang pagtingin sa parehong mga gusali at pagpapatakbo ay mahirap pa rin. Ngayon, sa isang papel na inilathala noong Agosto noong Cell, Si Zhuang at ang kanyang koponan ay nag-uulat ng isang bagong paraan upang gayahin ang pagbuo at pag-uugali ng chromatin magkasama, na kumokonekta sa mga tuldok upang malaman kung paano nakakaimpluwensya ang isa pa upang mapanatili ang wastong paggana o maging sanhi ng sakit.

“Napakahalaga na matukoy ang organisasyong 3D,” sabi ni Zhuang, David B. Arnold, Jr. Propesor ng Agham, “pag-unawa sa pangunahing mga mekanismo ng molekular ng isang samahan at pag-unawa kung paano kinokontrol ng organisasyong ito ang paggana ng genetiko.”

Sa kanilang bagong diskarteng 3D na may mataas na kahulugan, sinimulan ng koponan ang pagbuo ng isang mapa ng chromosomal mula sa parehong malapad na angulo ng mga lente ng lahat ng 46 chromosome at solong yugto ng pagsara ng isang solong chromosome. Upang gawing masyadong maliit ang isang larawan para maipasok ang bagay, kinukunan nila ng larawan ang mga naka-link na tuldok (“genomic loci”) sa bawat pagkakasunud-sunod ng DNA. Sa pamamagitan ng pagkonekta ng maraming mga tuldok, maaari silang lumikha ng isang mas malawak na imahe ng istraktura ng chromatin.

Ngunit mayroong isang snag. Mas maaga, sinabi ni Zhuang, ang bilang ng mga tuldok na maaari nilang ihambing at tuklasin ay limitado sa bilang ng mga kulay na maaari nilang pagkatawan nang magkasama: tatlo. Tatlong tuldok ay hindi maaaring lumikha ng isang mas malawak na larawan.

Kaya, si Zhuang at ang kanyang koponan ay nagmula sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: Tatlong magkakaibang imahe ng loci, patayin ang signal, at ipasok ang iba pang tatlong sunud-sunod. Kaya, ang bawat tuldok ay nakakakuha ng dalawang marka para sa pagkilala: kulay at bilog na kulay.

“Mayroon na kaming 60 lugar ng loci nang sabay-sabay na nakunan ng larawan at mahalaga, at ang pinakamahalaga, ay nakilala,” sabi ni Zhuang.

Gayunpaman, upang masakop ang lahat ng genetika, kailangan nila ng higit pa – libu-libo – kaya’t binaling nila ang wikang ginamit upang ayusin at maiimbak ang maraming impormasyon: binary. Sa pamamagitan ng pag-publish ng mga binary barcode sa iba’t ibang mga chromatin loci, maaari silang kumatawan sa maraming loci at matukoy ang kanilang pagkakakilanlan sa paglipas ng panahon. Halimbawa, ang isang Molekyul na naka-embed sa isang bilog ngunit hindi sa magkabilang panig ay tumatanggap ng isang barcode na nagsisimula sa “10.” Sa 20-bit barcode, maaaring hatiin ng isang koponan ang 2000 na mga molekula sa 20 mga imaging round. “Sa ganitong paraan ng pagsasama, madadagdagan natin ang bilang ng mga molekula na mayroong mga imahe at napakabilis na makilala,” sabi ni Zhuang.

Sa programang ito, ang koponan ay tumagal ng humigit-kumulang na 2000 chromatin loci bawat cell, higit sa sampung beses na laki sa kanilang dating gawain at sapat upang lumikha ng isang mas malinaw na larawan ng kung ano ang hitsura ng istraktura ng mga chromosome sa natural na estado nito. Ngunit hindi sila tumigil doon: Gumawa rin sila ng gawaing pagsusulat (doon RNA kinokopya ang mga gen mula sa DNA) at mga istrukturang nukleyar tulad ng mga nukleyar na fragment at nucleoli.

Sa kanilang genome ng 3D Google Maps, maaari nilang simulang pag-aralan kung paano gumagalaw ang isang istraktura sa paglipas ng panahon at kung paano makakatulong o makagambala ang kilusang iyon sa pagkakahati ng cell at pagkopya.

Alam na ng mga mananaliksik na ang chromatin ay nahahati sa iba’t ibang mga lugar at domain (tulad ng mga disyerto at lungsod). Gayunpaman, kung paano ang hitsura ng mga kapatagan na ito ay iba’t ibang mga uri ng cell at kung paano ito gumana ay hindi pa rin alam. Sa kanilang mga imahe na may mataas na resolusyon, napagpasyahan ni Zhuang at ng koponan na ang mga viral gen (“mayaman na genetiko”) ay may posibilidad na lumipat sa parehong mga lokasyon sa anumang chromosome. Ngunit ang mga lugar na may mas kaunting mga gen (“hindi malusog”) ay magkakasama lamang kung nagbabahagi sila ng parehong chromosome. Ang isang teorya ay ang mga rich rich area, na kung saan ay mga functional na site ng genetiko, ay nagsasama bilang isang pabrika upang paganahin ang higit na pagiging produktibo.

Bagaman maraming pagsasaliksik ang kinakailangan bago kumpirmahin ang teoryang ito, may isang bagay na sigurado ngayon: ang lokal na likas na katangian ng chromatin ay nakakaapekto sa proseso ng pagsulat. Ang istraktura ay may epekto sa pagganap. Nalaman din ng koponan na walang dalawang chromosome na magkamukha, kahit sa mga cell na magkapareho. Ang pag-alam kung ano ang hitsura ng bawat chromosome sa lahat ng mga cell sa katawan ng tao ay kukuha ng mas maraming trabaho kaysa sa maaaring gawin ng isang lab nang mag-isa.

“Hindi posible na maitayo ang aming gawain nang mag-isa,” sabi ni Zhuang. “Kailangan nating bumuo ng higit pa, maraming gawain sa laboratoryo upang magkaroon kami ng kumpletong pag-unawa.”

Sanggunian: “Genome-Scale Illustration ng 3D Organisasyon at Transcriptal na Aktibidad ng Chromatin” nina Jun-Han Su, Pu Zheng, Seon S. Kinrot, Bogdan Bintu at Xiaowei Zhuang, 20 Agosto 2020, Cell.
SEKSYON: 10.1016 / j.cell.2020.07.032

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.