上:数学模型仿真成果,下:试验的实时成像数据。
夜行性哺乳动物和昼行性哺乳动物的视力在很短的一段时刻内是相同的。当小鼠出世时,它们眼睛细胞中的染色质有一个昼行性结构,跟着时刻的推移,这种染色质的结构逐步发作反转,让小鼠在晚上也能看到东西。但是这种改动是怎么发作的仍然是一个谜。
在最近的一项研讨中,越南胡志明市生命归纳科学研讨生院的副教授Sungrim Seirin-Lee和讲师Hiroshi Ochiai建立了一个数学模型,根据这个模型,他们以为核变形可能是DNA结构改动的一个要害点。相关论文宣布在《PLOS核算生物学》杂志上。
在细胞核内部,染色质有不同的类型和区域。细胞核的中心是常染色质,也便是活泼的DNA。细胞核膜周围的DNA是异染色质。与常染色质不同,异染色质的基因激活率较低。
但是,夜行动物和昼行动物之间细胞核结构的差异越来越大——尤其是在视网膜周围。在夜行性哺乳动物中,DNA坐落细胞核的中心。一般来讲,异染色质停留在核膜周围,但是关于夜行动物,Seirin-Lee和Ochiai发现异染色质能够随细胞核形状的改动而移动。
为了描绘染色质的运动,Seirin-Lee和她的搭档运用了一种叫做相场的数学模型。这是一种物理学中常用的办法,能够用来区分水和冰。但是,Seirin-Lee说,“这在生物科学中并不常见。在染色质动力学方面,这是世界上的第一次测验。”运用这一功用,研讨小组能够经过确认并界说细胞核表里以及常染色质和异染色质来调查染色质和细胞核的运动。
当研讨人员调查到小鼠眼睛中的异染色质时,他们发现条件结构触发了动态变形,然后导致了核结构的倒置。在结构倒置的情况下,两个蛋白质被移除,这使得异染色质能够移动。然后,他们将模型用来测验模仿视网膜细胞的神经干细胞。当研讨人员运用坚持核外周异染色质的蛋白质处理细胞后,变形中止了。染色质集合添加,核结构无法完结转化。这一发现与Lee的数学模型共同。
最终,Seirin-Lee和她的搭档想探求这个发现是否在哺乳动物细胞中普遍存在。“在这个阶段,咱们以为只要小鼠的眼睛是这样的, 但或许人类能够经过动态核变形来具有这样的结构。” Seirin-Lee说。
接下来,研讨人员期望处理中心结构的问题,也便是介于传统核结构和倒置核结构之间的一种混合体。
科界原创
编译:花花
审稿:阿淼