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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報(bào)】30納米染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)成功解析

2018-07-30 中國科學(xué)報(bào) 甘曉

【字體：大中小】

語音播報(bào)

　　科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，染色質(zhì)包裝分4步完成，對(duì)應(yīng)了染色質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：第一級(jí)結(jié)構(gòu)是核小體；第二級(jí)結(jié)構(gòu)是核小體螺旋化形成30納米染色質(zhì)纖維；第三級(jí)結(jié)構(gòu)是30納米染色質(zhì)再折疊成更為復(fù)雜的染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)，即超螺旋體；第四級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋體進(jìn)一步折疊形成在光學(xué)顯微鏡下可以看到的染色體。

　　為解析30納米染色質(zhì)的高精度三維冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，中科院生物物理所研究員李國紅課題組及其合作者（朱平課題組和許瑞明課題組）在基金委重大研究計(jì)劃“細(xì)胞編程與重編程的表觀遺傳學(xué)機(jī)制”支持下，自主建立了染色質(zhì)體外組裝和冷凍電鏡技術(shù)（11埃）。利用這一技術(shù)，研究人員在國際上首次發(fā)現(xiàn)30納米染色質(zhì)纖維是以4個(gè)核小體為結(jié)構(gòu)單元形成的左手雙螺旋結(jié)構(gòu)。同時(shí)，連接組蛋白H1在單個(gè)核小體內(nèi)部及核小體單元之間的不對(duì)稱分布及相互作用促成30納米高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，從而明確了H1在30納米染色質(zhì)纖維形成過程中的重要作用。

　　2014年4月25日，在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)61周年的紀(jì)念日，《科學(xué)》雜志以Double Helix，Doubled（《雙螺旋，無獨(dú)有偶》）為題介紹了這項(xiàng)重要成果，并同期刊發(fā)英國劍橋大學(xué)教授Andrew Travers撰寫的題為The 30-nm Fiber Redux（《30納米纖維的歸來》）的評(píng)論。該評(píng)論指出：（本文）結(jié)果明確地界定了染色質(zhì)纖維中DNA的走向，解決了染色質(zhì)到底是單股纖維還是雙股纖維這個(gè)根本性的問題。本來似乎已經(jīng)陷入困境的30納米染色質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)研究，又會(huì)重新成為生物學(xué)家們繼續(xù)關(guān)注的焦點(diǎn)。該成果發(fā)表后受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，被多部世界知名最新版本教科書收錄（《生物化學(xué)》《結(jié)構(gòu)生物學(xué)》等）。

　　據(jù)李國紅介紹，在30納米染色質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)解析的基礎(chǔ)上，他們通過與中科院物理所李明課題組合作，利用單分子磁鑷技術(shù)對(duì)30納米染色質(zhì)纖維建立和維持的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了深入的探討。在后續(xù)研究中，研究人員正在建立和完善描繪全基因組染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的MNase-seq技術(shù)——gMNase-seq（細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方法），通過蛋白質(zhì)融合或不同大小的金顆粒修飾和改造MNase，提高M(jìn)Nase-seq的空間分辨率，進(jìn)一步描繪了細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)纖維三維結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)調(diào)控及其分子機(jī)制。

　　“30納米染色質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)”先后入選“十八大以來中國科學(xué)院重大創(chuàng)新成果”和“中國科學(xué)院‘十二五’標(biāo)志性重大進(jìn)展核心成果”。該研究成果表明我國科學(xué)家在攻克30納米染色質(zhì)纖維高級(jí)結(jié)構(gòu)這一30多年懸而未決的重大科學(xué)問題上取得了重要突破，這使我國在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時(shí)，也為預(yù)測(cè)體內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)建立的分子基礎(chǔ)以及各種表觀遺傳因素對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控的可能機(jī)理提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

　?。ㄔd于《中國科學(xué)報(bào)》 2018-07-30 第4版綜合)

　　DNA如何包裝成染色體，是科學(xué)家們一直努力破解的重要科學(xué)問題。近30年來，由于缺乏系統(tǒng)、合適的研究手段，作為染色質(zhì)包裝過程中承上啟下的關(guān)鍵部分，30納米染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)研究一直是現(xiàn)代分子生物學(xué)領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)之一。
　　科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，染色質(zhì)包裝分4步完成，對(duì)應(yīng)了染色質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：第一級(jí)結(jié)構(gòu)是核小體；第二級(jí)結(jié)構(gòu)是核小體螺旋化形成30納米染色質(zhì)纖維；第三級(jí)結(jié)構(gòu)是30納米染色質(zhì)再折疊成更為復(fù)雜的染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)，即超螺旋體；第四級(jí)結(jié)構(gòu)是超螺旋體進(jìn)一步折疊形成在光學(xué)顯微鏡下可以看到的染色體。
　　為解析30納米染色質(zhì)的高精度三維冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，中科院生物物理所研究員李國紅課題組及其合作者（朱平課題組和許瑞明課題組）在基金委重大研究計(jì)劃“細(xì)胞編程與重編程的表觀遺傳學(xué)機(jī)制”支持下，自主建立了染色質(zhì)體外組裝和冷凍電鏡技術(shù)（11埃）。利用這一技術(shù)，研究人員在國際上首次發(fā)現(xiàn)30納米染色質(zhì)纖維是以4個(gè)核小體為結(jié)構(gòu)單元形成的左手雙螺旋結(jié)構(gòu)。同時(shí)，連接組蛋白H1在單個(gè)核小體內(nèi)部及核小體單元之間的不對(duì)稱分布及相互作用促成30納米高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，從而明確了H1在30納米染色質(zhì)纖維形成過程中的重要作用。
　　2014年4月25日，在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)61周年的紀(jì)念日，《科學(xué)》雜志以Double Helix，Doubled（《雙螺旋，無獨(dú)有偶》）為題介紹了這項(xiàng)重要成果，并同期刊發(fā)英國劍橋大學(xué)教授Andrew Travers撰寫的題為The 30-nm Fiber Redux（《30納米纖維的歸來》）的評(píng)論。該評(píng)論指出：（本文）結(jié)果明確地界定了染色質(zhì)纖維中DNA的走向，解決了染色質(zhì)到底是單股纖維還是雙股纖維這個(gè)根本性的問題。本來似乎已經(jīng)陷入困境的30納米染色質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)研究，又會(huì)重新成為生物學(xué)家們繼續(xù)關(guān)注的焦點(diǎn)。該成果發(fā)表后受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，被多部世界知名最新版本教科書收錄（《生物化學(xué)》《結(jié)構(gòu)生物學(xué)》等）。
　　據(jù)李國紅介紹，在30納米染色質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)解析的基礎(chǔ)上，他們通過與中科院物理所李明課題組合作，利用單分子磁鑷技術(shù)對(duì)30納米染色質(zhì)纖維建立和維持的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了深入的探討。在后續(xù)研究中，研究人員正在建立和完善描繪全基因組染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的MNase-seq技術(shù)——gMNase-seq（細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方法），通過蛋白質(zhì)融合或不同大小的金顆粒修飾和改造MNase，提高M(jìn)Nase-seq的空間分辨率，進(jìn)一步描繪了細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)纖維三維結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)調(diào)控及其分子機(jī)制。
　　“30納米染色質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)”先后入選“十八大以來中國科學(xué)院重大創(chuàng)新成果”和“中國科學(xué)院‘十二五’標(biāo)志性重大進(jìn)展核心成果”。該研究成果表明我國科學(xué)家在攻克30納米染色質(zhì)纖維高級(jí)結(jié)構(gòu)這一30多年懸而未決的重大科學(xué)問題上取得了重要突破，這使我國在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時(shí)，也為預(yù)測(cè)體內(nèi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)建立的分子基礎(chǔ)以及各種表觀遺傳因素對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控的可能機(jī)理提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
　?。ㄔd于《中國科學(xué)報(bào)》 2018-07-30 第4版綜合)

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