中國(guó)科學(xué)家解析30nm染色質(zhì)結(jié)構(gòu)

2014年4月25日，美國(guó)science雜志以長(zhǎng)幅研究論文（research article）的形式報(bào)道了一項(xiàng)我國(guó)科學(xué)家的最新研究成果，這項(xiàng)成果在世界范圍內(nèi)率先破解了“dna是如何在更高一級(jí)水平上構(gòu)成30nm染色質(zhì)的”生物學(xué)難題，對(duì)于破解生命密碼，理解細(xì)胞增殖、發(fā)育及分化過(guò)程的機(jī)理具有十分重大的意義，將人類破解生命遺傳密碼的征途向前大大地推進(jìn)了一步。

“四分之二”的征途

dna是高等生物的主要遺傳物質(zhì)。長(zhǎng)長(zhǎng)的dna究竟是如何折疊、盤繞而進(jìn)一步形成染色質(zhì)并存在于小小的細(xì)胞核中的？一直是科學(xué)界亟待解開(kāi)的謎團(tuán)。

在現(xiàn)代生物學(xué)的教科書(shū)里，這個(gè)過(guò)程被描述為四個(gè)步驟。這四個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)著四級(jí)結(jié)構(gòu)：第一級(jí)結(jié)構(gòu)是核小體，它是dna雙螺旋“繩子”纏繞在組蛋白上形成的；第二級(jí)結(jié)構(gòu)是核小體進(jìn)一步螺旋化形成直徑為30nm的螺線管，即30nm染色質(zhì)纖維；第三級(jí)結(jié)構(gòu)是由螺線管再進(jìn)一步螺旋化成為直徑為0.4微米的筒狀體，也稱為超螺旋體；第四級(jí)結(jié)構(gòu)就是可以在光學(xué)顯微鏡下看到的染色體， 它是由超螺旋體進(jìn)一步折疊盤繞成的。

從dna到染色體，這看似簡(jiǎn)單的“四步”蘊(yùn)藏了太多的奧秘。這四種結(jié)構(gòu)，越往高級(jí)越復(fù)雜，破解難度也逐級(jí)增加。1974年，國(guó)外科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多個(gè)核小體會(huì)形成一種串珠狀的一級(jí)結(jié)構(gòu)并于1997年解析了單個(gè)核小體的原子分辨率結(jié)構(gòu)。在此之后，二級(jí)結(jié)構(gòu)，也就是30nm染色質(zhì)纖維高級(jí)結(jié)構(gòu)的研究，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。

這次中國(guó)科學(xué)家的研究成果，解開(kāi)了基礎(chǔ)生命科學(xué)研究的重要一環(huán)，將人類破解生命遺傳密碼的征途向前大大地推進(jìn)了一步。

本研究論文的評(píng)審人評(píng)論說(shuō)，“30nm染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是最基本的分子生物學(xué)問(wèn)題之一，困擾了研究人員30余年”，并稱該結(jié)果是“目前為止解析的最有挑戰(zhàn)性的結(jié)構(gòu)之一”，“在理解染色質(zhì)如何裝配這個(gè)問(wèn)題上邁出了重要的一步”。

“這項(xiàng)成果一定會(huì)被寫進(jìn)教科書(shū)?！敝袊?guó)科學(xué)院前沿科學(xué)與教育局局長(zhǎng)許瑞明評(píng)價(jià)說(shuō)。

“不被折騰”靜心出成果

該項(xiàng)研究工作是中科院生物物理研究所朱平研究組、李國(guó)紅研究組、許瑞明研究組長(zhǎng)期合作獲得的重要成果，得到了科技部973計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目以及中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（b類）等的資助。

這個(gè)課題國(guó)外也有類似的研究，為什么是中國(guó)率先突破？

項(xiàng)目主要完成人朱平、李國(guó)紅表示，“我們幾個(gè)團(tuán)隊(duì)之間是緊密合作，可以毫無(wú)保留地相互分享各自的研究成果，基本上已經(jīng)和一個(gè)團(tuán)隊(duì)差不多了。國(guó)外的科學(xué)家往往都是‘單打獨(dú)斗’，很難各展所長(zhǎng)?！?/p>

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，中科院生物物理研究所所長(zhǎng)徐濤總結(jié)說(shuō)，“國(guó)際一流成果的產(chǎn)生，必須要有四個(gè)基本的要素，即要有國(guó)際一流的科學(xué)問(wèn)題，國(guó)際一流的研究隊(duì)伍，國(guó)際一流的科研平臺(tái)和國(guó)際一流的體制機(jī)制。這次重大成果的取得，正是得益于這四個(gè)要素的不斷完善。”

一位中科院內(nèi)部人士告訴記者，這個(gè)研究所的科學(xué)家“不被折騰”。徐濤說(shuō)，“在體制機(jī)制方面我們也在探索，要使科學(xué)家能夠靜下心來(lái)啃硬骨頭，有更多的時(shí)間在科研第一線，而不是奔走于四處競(jìng)爭(zhēng)經(jīng)費(fèi)的路上”。

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