压力之下:同步加速器如何帮助揭示 DNA 包装中隐藏的差异

挤压 DNA 时会发生什么?压力能否揭示我们的遗传物质是如何包装、保护和获取的?

来源:英国物理学家网首页
核小体就像生命的微小线轴一样缠绕并保护我们的 DNA。在 CHESS,科学家们在极端压力下挤压这些结构,看看大自然如何保持它们的弹性和组织性。图片来源:国家人类基因组研究所

挤压 DNA 时会发生什么?压力能否揭示我们的遗传物质是如何包装、保护和获取的?

宾夕法尼亚大学结构生物学家 Kushol Gupta 博士求助于康奈尔大学高能同步加速器光源 CHESS 来探究这个问题。他发现,增加压力可能是了解生命如何在原子尺度上组织自身的最佳方法之一。

在《染色体研究》上发表的一项新研究中,Gupta 和合作者在 CHESS 中使用高压小角 X 射线散射 (HP-SAXS) 来探索 DNA 的不同部分,特别是核小体,如何应对极端的物理压力。

新研究 染色体研究

实验是在 CHESS 的光束线 ID7A1 上进行的,使用的是由 Durgesh Rai 和 Richard Gillilan 设计的定制静水压力单元,压力能够达到 400 兆帕 (MPa),即大约是大气压的 4,000 倍,或者是马里亚纳海沟底部压力的四倍。

大气压

破解染色质代码

在每个细胞内,DNA 紧密地包裹在一种称为染色质的材料中,该材料由 DNA 和蛋白质组成,有助于组织基因组和控制基因活动。

核小体是组织 DNA 的分子“卷轴”,帮助将近六英尺长的遗传物质包装到每个微小细胞中。典型核小体由盘绕在组蛋白 H3 蛋白核心周围的 DNA 组成。但并非所有核小体都是一样的。一些核小体位于着丝粒(在细胞分裂中起关键作用的染色体区域),并含有一种称为 CENP-A 的特殊蛋白质,它是组蛋白 H3 的一种变体。

遗传物质 核小体

他们的发现非常有启发性。