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UCL研究人员首次用X射线测量人类染色体的质量

在伦敦大学学院研究人员领导的一项新研究中,人类染色体的质量首次用 X 射线测量,其中几乎包含我们身体每个细胞的生命指令。对于发表在《染色体研究》上的这项研究,研究人员在英国国家同步加速器设施钻石光源中使用了强大的 X 射线束,以确定他们用来计算质量的 46 条染色体分布中的电子数量。

他们发现染色体比它们所含的 DNA 重约 20 倍——比之前预期的质量大得多,这表明可能存在有待发现的缺失成分。

与 DNA 一样,染色体由具有多种功能的蛋白质组成,从读取 DNA 到调节细胞分裂过程,再到将两米长的 DNA 链紧密包装到我们的细胞中。

染色体已经被科学家们研究了 130 年,但这些复杂结构的某些部分仍然知之甚少。

我们从人类基因组计划中知道的 DNA 质量,但这是我们第一次能够精确测量包含该 DNA 的染色体质量。

我们的测量表明,我们每个细胞中的 46 条染色体重 242 皮克(万亿分之一克)。这比我们预期的要重,如果复制,则表明染色体中有无法解释的过量质量。”

在这项研究中,研究人员使用了一种称为 X 射线 ptychography 的方法,该方法涉及将 X 射线束穿过染色体时出现的衍射图案拼接在一起,以创建高度敏感的 3D 重建。精细分辨率是可能的,因为部署在钻石光源上的光束比太阳亮数十亿倍(即,在给定时间有大量光子通过)。

染色体在中期成像,就在它们即将分裂成两个子细胞之前。这是当包装蛋白将 DNA 缠绕成非常紧凑、精确的结构时。

该论文的第一作者、伦敦大学学院伦敦纳米技术中心的博士生 Archana Bhartiya 说:“更好地了解染色体可能对人类健康具有重要意义。

“医学实验室对染色体进行了大量研究,以从患者样本中诊断癌症。因此,我们对染色体成像的能力的任何改进都将非常有价值。”

每个人类细胞,在中期,通常包含 23 对染色体,或总共 46 对。其中有 35 亿个 DNA 碱基对的四个副本。

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