Elementarer chromatin fibril

Der Biologe Dr Doping erzählt über das Befestigen von Bestandteilen von lebenden Zellen, Molekülen und der Kunst, den nucleosome fibril einzufrieren.

Wir leben in einer post-genomic Zeit. Jeder, kann sequenced sein Genom gehen und volle Informationen über die Gene erhalten, die in seiner Zelle gefunden werden. Eine Zelle hat 46 menschliche Chromosomen enthalten, und die Gesamtlänge der DNA-Moleküle (enthält jedes Chromosom ein DNA-Molekül) ungefähr zwei Meter. Tatsächlich ist es ein sehr langes, dünnes Molekül. Zwei Meter der DNA in jedem im winzigen paketierten Zellkern. Die Größe des Kerns von ungefähr 10 Mikron. Es wird geglaubt, dass der compaction der DNA in einer Zelle - ungefähr 10 000mal ist, der ganz ein fantastischer Weg Molekül compactisized ist. Das Paradox besteht darin, dass, wenn Sie das Genom lesen, nicht besonders schwierig ist, verstehen wir noch wie dieses Gen compactisized in der Zelle nicht. Dieses Problem, das seit mehr als einem Jahrhundert sicher studiert worden ist, ist es davon sehr weit, gelöst zu werden. Regelmäßig geschehen Geschichten, wenn Sie unser Verstehen wie der Prozess der DNA compaction in der Zusammensetzung des Zellkerns oder in mitotic Chromosomen radikal ändern müssen.

Das Grundprinzip des compaction von DNA-Molekülen, die vermutlich mit der Bildung von konsequentem immer dickerem fibrils vereinigt sind. Molekül compactisized zuerst in feinen fibrils, und dann diesen dünnen fibril compactisized dicker, dass noch dicker, und an einem Punkt es mitotic Chromosom dreht. Bis neulich ist es geschienen, dass diese Niveaus mehr oder weniger beschrieben werden. Das erste Niveau von compaction des DNA-Moleküls ist mit seiner Wechselwirkung mit so genannten histone Proteinen verbunden. Es gibt zwei Hauptgruppen von histone Proteinen. Kern histones - dieser histones H2A, H2B, H3 und H4, bilden zwei Moleküle von jedem dieser histones eine Proteinstruktur, die wie ein Hockeypuck gestaltet wird. Und der Hockeypuck verwundet DNA-Molekül. Das DNA-Molekül, das dünn-dünne, machen 2 Nanometer 1,7 Umsatz um diese Waschmaschine geht auf der linker Seite ist dann die folgende Waschmaschine und so weiter. Diese Struktur kann in einem Elektronmikroskop gesehen werden, es wurde "Perlen auf einer Schnur" und eine Dicke von ungefähr 10 Nanometer fibrils genannt. Ihm wurde seit einer sehr langen Zeit, dem ersten Niveau von compaction des DNA-Moleküls geglaubt.

Vitamin B12 Cyanocobalamin Einspritzung - ist für die DNA-Synthese notwendig.

Interessanterweise, am Anfang der Studie, als es Elektronmikroskopie gab (und ohne es ist unmöglich, die DNA compaction zu studieren), wurde es angenommen, dass das die Hauptsache, die Hauptsache und der einzige fibril, von der dann irgendwie gebildetes Chromosom ist. Es wurde mit der Methode der Studie verbunden. Das Elektronmikroskop ist nicht möglich, lebende Zellen zu beobachten. Elektronen können durch dicke Gegenstände nicht fliegen, weil der Gegenstand sehr dünn sein muss. Deshalb können Sie nur tote Muster beobachten. Wie man eine Probe der Toten macht, hängt sie vom Stand der experimentellen Technik ab. Natürlich ist es notwendig, dass alle Zutaten im Platz und der Struktur des am meisten behaltenen die Eigenschaften waren, die ihm in einer lebenden Zelle eigenartig sind. Für diesen Zweck eine Vielfalt von Flüssigkeiten, die auf den Käfig gegossen werden, töten sie die Zelle und ideal, alle Bestandteile werden Staat befestigt, wo es in der lebenden Zelle - dieses Fixierenverfahren war.

Eine der ersten guten Klammern, die in der Elektronmikroskopie verwendet worden sind, war Osmium tetroxide. Es ist gut Festnahmen lipids und bindet sehr schlecht Nukleinsäuren, Proteine, so wird es in den Zellen 10 Nanometer fibril gesehen. Dann ist die erfolgreicheren Aldehydklammern gekommen, die im Stande sind, mit Proteinen bereits aufeinander zu wirken. Sie haben wirklich den ganzen inneren Zellraum in solch einem Netz genäht, die Proteine verbindend, die neben einander sind. Und diese mehr als erfolgreichen Schlösser. Und als die Clips verwendeter Aldehyd waren, hat es sich herausgestellt, dass No 10 Nanometer fibrils im Kern von Chromosomen nicht gefunden werden können, und einen dickeren fibrils gefunden haben, der chromatin elementaren fibrils genannt hat. Seine Dicke ist ungefähr 25-30 Nanometer. Und seit Jahrzehnten wurde es geglaubt, dass das der fibril ist, ist der grundlegende Baustein der DNA compaction.

Wenn es Aldehyde oder etwas anderes verwendet, um zu befestigen, ist es chemisches Fixieren, die Zelle - alle verstehen, dass es - eine Vielfalt von Änderungen sein kann, und der Betrag von falschen Informationen genug groß ist. Es geschieht so, dass zur Zeit des Fixierens von einigen Proteinen ihre Position oder sogar herausgezogen ändern, die Zellen verlassend. Jetzt gibt es eine Technik von Intralebensbeobachtungen, und kann im Vergleich dazu in der lebenden Zelle, und dass nach dem Fixieren sein. Fixieren führt zu zahlreichen Kunsterzeugnissen. Deshalb will ich immer eine Weise finden, mehr heimisch chromatin Struktur, einschließlich in der Elektronmikroskopie zu erforschen. Aber Elektronmikroskopie, um zu sein?

Siehe, dass die ganze Zelle genau vivo nicht sein kann. Der Käfig sollte sehr, sehr dünne Scheiben - 30, 50, 70, 100 Nanometer geschnitten werden, aber dicker, oder Elektronen sind nicht Streike. Jedoch ist die Technologie, die mehr oder weniger heimisch angesehen in einem Elektronmikroskop an einer Zelle erlaubt hat, entwickelt worden. Und es wird bereits ohne chemischen fixatives und physisches Fixieren verbunden, nämlich frierend. In der Theorie ist die Zelle - eine Wasserluftblase, in der verschiedene Moleküle schwimmen, und wenn Sie es einfrieren, wird es wahrscheinlich ganz richtig sein. Das Problem ist weithin bekannt: Während des Einfrierens werden Eiskristalle gebildet, die zerstört werden (biomolecules, im Allgemeinen sind sehr zart) im Extrem. Aber wir können nicht nur einfrieren und das Wasser im verglasten Staat übertragen. Wenn sie mit der sehr hohen Geschwindigkeit frieren, haben Eiskristalle Zeit nicht, um sich zu formen, flüssiges Wasser wird wirklich gerade stabilisiert. Die Moleküle weitschweifiger Halt mit der großen Geschwindigkeit, die ganze Struktur wird stabilisiert, und es, ist aber das Wasser wirklich hart dort ist kein Kristall. Das Problem war es, um Wasser in solch einem Staat zu bewegen.

Die leichteste Weise, in solch einem Staat zu übersetzen - um sehr, sehr kleine Tröpfchen zu nehmen und schnell sie abzukühlen. Und wenn das getan wird, ist es das erhält seine heimische Struktur im Tröpfchen aufrecht. Wenn Sie auf eine Probe eines verglasten Staates schauen, wird es gehofft, dass wir sehen werden, wie man wirklich bestimmter organelles, Struktur des DNA-Moleküls compactisized - irgendetwas schaut. Machen Sie es ziemlich schwierig, die Technologie hat eine sehr lange Zeit entwickelt. Der leichteste Weg, der jetzt sehr aktiv verwendet wird, um die verschiedenen Proteinmoleküle, Komplexe, Viren, ribosomes zu erforschen, auf Grund dessen, dass die Beispiellösung, die die makromolekularen Komplexe mit der unglaublichen Geschwindigkeit enthält, in die flüssige Lohe gesenkt wird. Die Temperatur ist niedrig, und wird sehr schnell eingefroren.

Aber im Fall von Zellen, mindestens mit Tierzellen, arbeitet diese Methode ist viel schlechter. Und doch, sie sind für solch eine Annäherung super. Aber die Technologie hat sich entwickelt, und Methoden sind vorgeschlagen worden, der erlaubt hat, große Zellen, zum Beispiel menschliche Zellen einzufrieren. Eine Annäherung ist wie folgt: Die Probe wird zur gleichen Zeit sehr schnell abgekühlt und kommt in die Zone des Hochdrucks. Der Hochdruck während des Einfrierens (wie bekannt ist, wenn man Wasser einfriert, breitet sich ein bisschen, und Eisdichte weniger aus als die Dichte von Wasser), vergrößert das Volumen, und infolgedessen nicht, das Wasser kristallisiert nicht, und wird in einem verglasten Staat versorgt. In Wörtern ist es sehr einfach, aber tatsächlich und kompliziertes Instrument, und daran hart zu arbeiten und gute Ergebnisse darauf zu bekommen - ist es eine noch Kunst-Kunst.

Wenn es so eingefroren wird, wird die Probe verglaster Staat, d. h. es gab ein physisches Schloss. Große Proben werden als mögliche aber mikroskopische Bit des Gewebes, sogar Gewebes ganz zu schweigen von den individuellen möglichen Zellen eingefroren. Dann kann das Eis, weil es eingefroren, fein gehackt fein sein. Natürlich sind es auch spezielle Geräte, die im Stande sind, eingefrorenen Ausschnitt zu erzeugen. Weiter können eingefrorene Abteilungen dem Elektronmikroskop übertragen werden (Modell muss ständig durch den flüssigen Stickstoff abgekühlt werden), und dann kann es mit einem Elektronmikroskop eigentlich in ihrem heimischen Staat angesehen werden. Über wie heimisch dieser Staat, natürlich, Diskussionen sind. In der Theorie, wenn wir so eingefrorene Zellen waren, und es dann sehr gut ohne die Bildung von Eiskristallen dann vielleicht geschmolzen sind, würde es sogar wiederbelebt und fortgesetzt, um zu leben, verschiedene Substanzen und so weiter zu synthetisieren. Aber, leider, arbeitet es nicht, jedoch wird es gehofft, dass es ein heimischer Staat ist. Und als solche Kürzungen geschaut haben und Zwischenphasenkerne studiert haben, wo die chromatin compactisized verschiedenartig compactisized chromatin stark compactisized, und weitschweifigen chromatin haben, der die aktive RNA-Synthese, und darin das Niveau von compaction unten ist - und auch mitotic Chromosomen betrachtet hat, wo der komplette chromatin compactisized, das überraschende Ding darin bestand, dass keiner in denjenigen irgendwelcher anderen Proben elementarer chromatin fibril nicht gefunden wird. Es war nicht einfach. Nucleosomes, sind und der elementare 30-Nanometer-chromatin fibrils nicht klar sichtbar.

Die Situation hat sich genau Entgegengesetztes im Vergleich dazu erwiesen, was es in den frühen Stufen des studierenden Chromosoms compaction war. Dann der erste Gedanke dass dort nucleosome 10 Nanometer fibril, nichts anderes. Dann hat es sich herausgestellt, dass das nicht der Fall ist, haben Leute diskutiert, besprochen, Artikel geschrieben. Sie sind zum Beschluss gekommen, dass, am wahrscheinlichsten, gerade nucleosome fibrils, aber es grundlegenden chromatin fibrils gibt. Und hier stellt es sich heraus, dass es notwendig ist, zu diesem grundlegenden chromatin fibrils - ein Kunsterzeugnis zurückzugehen, sind sie nicht, und es gibt einen feinen fibril nucleosome.

Es ist für jene Leute ziemlich enttäuschend, die mein ganzes Leben geglaubt haben, dass es zwei Niveaus von compaction gibt, und es sich herausgestellt hat, dass einer von ihnen nicht ist. Außerdem hat es sich herausgestellt, dass jetzt es für die Person möglich ist, in vivo nucleosome zu kontrollieren. Es wurde gefunden, dass nucleosomes innerhalb des nicht stabilen Kerns, sie eine kleine Bewegung ausgießen. Dann gab es eine Idee, warum nicht tun, sehen wir diesen elementaren chromatin fibrils. Elementarer chromatin fibrils, wenn sie in der Nähe von einander gelegen wurden. Nucleosomes bewegen sich, und wie sie im Stande sein würden, in einander einzudringen. Und die Abwesenheit von chromatin elementarem fibrils, obgleich indirekt darauf hinweist, dass die Wechselwirkung von histone Proteinen nicht nur in nucleosomes, sondern auch zum Beispiel zwischen dem individuellen fibrils vorkommt. Es, ist im Prinzip, eine wohl bekannte Tatsache, das ist der Fall. Und außerdem entwickelt es Richtung sehr aktiv, wenn es versucht, Computer chromatin compaction vorzutäuschen. Das ist ein ziemlich komplizierter Prozess verlangt den Gebrauch eines Supercomputers. Noch unfähig, im Computer zu rechnen, weil es compactisized DNA-Molekül sollte.

Einerseits, Ja, eine Verwerfung des alten, des anderen - neue Gelegenheiten. Das ist eine dynamische Struktur, in der fibrils individuelle Moleküle wirklich in einander eindringen können. Es ist deshalb, auf Grund dessen, dass sie in einander eindringen und in einer Entfernung von einander liegen, können wir nicht sie sehen. Wenn diese Entfernung war, hätten wir sie gesehen. Sie lügen nebeneinander, fähig, in den individuellen nucleosomes fibrils von einander einzudringen, und die individuellen fibrils, werden und eine allgemeine geschmolzene Lösung nucleosome fibrils nicht gebildet. Wohin wirklich aus elementarem chromatin fibrils kam, haben sie viele Jahrzehnte lang gesehen? Hier war alles sehr einfach: Wenn Sie ein normales Aldehydfixieren halten, und es dann in einem eingefrorenen Staat erfahren, dann ist der elementare 30-Nanometer-chromatin fibril sichtbar. Das ist ein Kunsterzeugnis des Fixierens. Auf Grund dessen, dass, wenn festgeklammert, fibril Befestigen davon sichtbar. Und wenn es nicht gelockt wird, dann hätten wir ein einzelnes Feld von geschmolzenen Molekülen compactisized das Verwenden der DNA histone Proteine gesehen.