我国科学家打破科学界“黑箱”

在国际上首次破解染色体二级结构

中科院生物物理研究所24日宣布，该所科研人员在国际上首次解析了细胞核中染色体的主要组成部分——30纳米染色质的高清晰三维左手双螺旋二级结构。这是分子生物学领域内国际领先的突破性前沿成果，为解析癌症等人类重要疾病发生和发展的分子机理，探讨重要疾病的治疗及药物研发提供了重要的理论指导。

该成果将发表在4月25日出版的《科学》杂志上，评审人认为“30纳米染色质结构是最基本的分子生物学问题之一，困扰了研究人员30余年”，该成果是“目前为止解析的最有挑战性的结构之一”，“在理解染色质如何装配这个问题上迈出了重要的一步”。

这项研究是由中科院生物物理研究所研究员朱平、李国红和许瑞明研究组长期合作获得的重要成果。

朱平介绍，根据经典理论假设，染色体内存在四级结构。如果把染色体比喻成一座大楼，则其中DNA和它缠绕的组蛋白组成了“砖块”——核小体，众多的核小体又组成“房间”——30纳米染色质，而染色质又进一步组成了“楼层”——超螺旋体，最终超螺旋体构成了“大楼”——染色体。在此之前，科学界只成功解析了第一级结构——核小体结构，对于染色体内的二、三、四级结构情况仍不清楚，被称为科学界的一个“黑箱”。

朱平和李国红带领的研究团队成功建立了一套染色质体外重建和结构分析平台，利用一种冷冻电镜单颗粒三维重构技术，最终成功破解了染色体的二级结构。

李国红介绍说，染色质结构的动态变化很大程度上决定了细胞的命运。一对拥有相同DNA的同卵双胞胎在外表等方面仍有较大区别，胚胎发育期间含有同一DNA的细胞发育为皮肤、五官等不同器官，这些分化差异都由染色质结构的变化而决定。因此，本次研究成果的发现为进一步破解生物遗传的奥秘打开了大门。

“某些肿瘤的产生也与染色质结构的失调有关。”李国红表示，“本次染色质结构的成功解析对于更为有效地开发治疗肿瘤等疾病的药物具有很大的指导意义，此外，在再生医学上，未来也有可能通过对染色质的调控来定向设计细胞的分化、发育，来控制某些复杂疾病的发生”。（杨舒）