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    ６１年前，科學(xué)家沃森和克里克發(fā)現了ＤＮＡ雙螺旋結構，揭開(kāi)了遺傳信息如何傳遞這個(gè)“生命之謎”。中國科學(xué)家２５日宣布，他們發(fā)現了基因組“生命信息載體”的第二種雙螺旋結構，即利用冷凍電鏡單顆粒三維重構技術(shù)，在世界上首次解析了３０納米染色質(zhì)的高清晰三維左手雙螺旋高級結構。

    由中科院生物物理所研究員朱平團隊、李國紅團隊和許瑞明團隊合作完成的這項研究論文發(fā)表在２５日出版的美國《科學(xué)》雜志上，被評審人評價(jià)為“解決了一個(gè)困擾科學(xué)界３０余年的最基本的分子生物學(xué)問(wèn)題”，“在理解染色質(zhì)如何裝配這個(gè)問(wèn)題上邁出了重要的一步”。

    我們每一個(gè)個(gè)體都有２００多種不同細胞，這些細胞從單個(gè)受精卵細胞發(fā)育分化而來(lái)，具有相同的遺傳信息，為什么它們的形態(tài)和生理功能卻大相徑庭呢？

    “這個(gè)問(wèn)題的答案與‘生命信息載體’——染色質(zhì)的動(dòng)態(tài)結構變化及調控機制緊密相關(guān)。”李國紅說(shuō)，但數十年來(lái)，染色質(zhì)的三維空間結構始總是科學(xué)界的一個(gè)“黑箱”。生命體發(fā)育過(guò)程中每一個(gè)細胞的“命運”是如何決定的，以及人體的衰老、腫瘤等疾病的發(fā)生與染色質(zhì)結構的變化和失調有什么關(guān)系等問(wèn)題的研究都因為缺乏染色質(zhì)的高級精細結構信息而遇到了不同程度的困擾。

    據介紹，人體的一根ＤＮＡ“繩子”長(cháng)度約２米，要安放在直徑只有幾個(gè)微米的細胞核里，必須以某種方式“折疊”起來(lái)。科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現，這個(gè)過(guò)程是分４步完成的，對應著(zhù)染色質(zhì)的四級結構：第一級結構是核小體；第二級結構是核小體螺旋化形成３０納米染色質(zhì)纖維；３０納米染色質(zhì)再進(jìn)一步折疊成更為復雜的染色質(zhì)高級結構，即超螺旋體；超螺旋體進(jìn)一步折疊就形成在光學(xué)顯微鏡下可以看到的染色體。

    此前，研究人員僅于１９９７年解析出了核小體的高精度結構，對多個(gè)核小體以何種方式裝配形成３０納米染色質(zhì)高級結構則一直沒(méi)有答案。李國紅、朱平等經(jīng)過(guò)多年努力，成功建立了一套染色質(zhì)體外重建和結構分析平臺，利用冷凍電鏡單顆粒三維重構技術(shù)，在國際上率先解析了３０納米染色質(zhì)的高清晰三維結構。

    “我們發(fā)現３０納米染色質(zhì)纖維以４個(gè)核小體為結構單元，各單元之間通過(guò)相互扭曲折疊形成一個(gè)左手雙螺旋高級結構。同時(shí)，我們也首次明確了連接組蛋白Ｈ１在３０納米染色質(zhì)纖維形成過(guò)程中的重要作用。”朱平說(shuō)。

    專(zhuān)家表示，這項突破性成果具有重大科學(xué)意義，對于理解個(gè)體的衰老和發(fā)育異常，如腫瘤、糖尿病、精神病及神經(jīng)系統疾病等復雜疾病的發(fā)生發(fā)展等都起著(zhù)關(guān)鍵性的作用，將為探討重要疾病的治療及藥物研發(fā)提供重要的理論指導。