新浪科技訊 北京時間6月9日消息，人類和蚊子的細胞核都具有自己的形狀，目前，研究人員發現這兩種生物DNA變體非常微妙，可以轉化為不同形態，甚至能使人類DNA結構像蚊子DNA一樣。

　　人類和蚊子DNA之間的差異不僅限於基因密碼的字母排列，如果你切開人類細胞和蚊子細胞，用顯微鏡仔細觀察它們的細胞核，就會發現它們的染色體是用一種截然不同的“基因折紙”方式進行折疊，現在研究人員現已發現如何將一種DNA折疊成另一種DNA的形狀，可使人類DNA像蚊子DNA一樣形成線圈結構。



　　荷蘭阿姆斯特丹大學癌症生物學博士候選人克萊爾·霍恩坎普說：“在人類細胞核中，染色體是整齊排列在一起的。”她在媒體視頻采訪中，一邊揉皺著紙張，一邊在視頻電話中指出，與人類細胞核不同，蚊子細胞核中的染色體在中間部位出現折疊。她一邊說，一邊將手中的幾張紙對折起來，像書架上的書一樣整齊放好，“書頁”朝外。

　　霍恩坎普正在研究一種參與細胞分裂的蛋白質——凝縮素II，在一項實驗中，她破壞了人類細胞中的這種蛋白質，從而觀察其對細胞周期的影響。就像經過精心編排的動作，由此產生的細胞染色體會重新折疊，但它不像人類細胞核中DNA那樣重新折疊，相反，它會演變成對蚊子細胞核內部的最佳結構呈現。

　　與此同時，美國德克薩斯州貝勒大學基因組結構中心博士後研究員奧爾加·杜琴科正在依據染色體形成的3D結構對基因組進行分類，作為多機構項目“DNA動物園”的聯合主管，她發現了一些獨特的DNA模式。

　　杜琴科說：“從本質上講，我們可以把人類和蚊子DNA分為兩個基本結構，人類基因組具有緊密纏繞和天然隔離的屬性，而蚊子基因組的排列則比較鬆散，無論我們研究了多少支物種，染色體都具有兩種基本形狀的變體。”

　　令人感到困惑的是，杜琴科最新研究表明，一些世係基因會使用一種形態，之後進化而第二種形態，然後在很多情況下又會進化至一種形態。然而，她並不知道什麽因素驅動這種變化（如果有的話）。

　　當他們在奧地利一次會議上展示這項最新研究時，兩個研究團隊意識到他們正在從不同角度解決同一個問題，從本質上講，霍恩坎普發現可以折疊染色體的蛋白質，杜琴科發現霍恩坎普的實驗在進化時間尺度上能自然進行。


　　在他們決定合作之後，出現全球範圍的新冠疫情大爆發，隨著實驗室實地操作的中斷，合作者開始轉向計算機模擬，從而更好地理解凝縮素II在細胞核組織中的作用。在美國萊斯大學實驗室的幫助下，他們模擬了凝縮素II對基因組數百萬至數十億個基因字母的影響，證實了霍恩坎普在之前實驗中發現的結果。

　　在5月28日發表在《科學》雜誌的一項基因分析中，研究人員觀察了24支物種，發現染色體排列鬆散的物種存在一個共同點：破裂的凝縮素II基因。

　　未來的研究將致力於研究細胞核結構的進化優勢，當研究人員檢查基因表達時，他們發現染色體的折疊結構僅輕微影響基因表達，或者影響不同基因產生的每種蛋白質的多少，該發現令霍恩坎普感到驚訝。

　　考慮到DNA折疊對基因表達的影響微乎其微，我們還不清楚為什麽某些物種會以不同方式折疊它們的DNA，然而，由於這兩種DNA折疊方法都是在生物進化樹中發現的，每種方法的微妙影響可能具有重大意義。杜琴科說：“染色體3D結構的變化似乎是微調的結果，然而究竟是怎麽調整的，仍然是個謎團。”


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