６１年前，科學家沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了ＤＮＡ雙螺旋結構，揭開了遺傳信息如何傳遞這個“生命之謎”。中國科學家２５日宣布，他們發(fā)現(xiàn)了基因組“生命信息載體”的第二種雙螺旋結構，即利用冷凍電鏡單顆粒三維重構技術，在世界上首次解析了３０納米染色質的高清晰三維左手雙螺旋高級結構。

    由中科院生物物理所研究員朱平團隊、李國紅團隊和許瑞明團隊合作完成的這項研究論文發(fā)表在２５日出版的美國《科學》雜志上，被評審人評價為“解決了一個困擾科學界３０余年的最基本的分子生物學問題”，“在理解染色質如何裝配這個問題上邁出了重要的一步”。

    我們每一個個體都有２００多種不同細胞，這些細胞從單個受精卵細胞發(fā)育分化而來，具有相同的遺傳信息，為什么它們的形態(tài)和生理功能卻大相徑庭呢？

    “這個問題的答案與‘生命信息載體’——染色質的動態(tài)結構變化及調控機制緊密相關。”李國紅說，但數(shù)十年來，染色質的三維空間結構始總是科學界的一個“黑箱”。生命體發(fā)育過程中每一個細胞的“命運”是如何決定的，以及人體的衰老、腫瘤等疾病的發(fā)生與染色質結構的變化和失調有什么關系等問題的研究都因為缺乏染色質的高級精細結構信息而遇到了不同程度的困擾。

    據介紹，人體的一根ＤＮＡ“繩子”長度約２米，要安放在直徑只有幾個微米的細胞核里，必須以某種方式“折疊”起來?？茖W家已經發(fā)現(xiàn)，這個過程是分４步完成的，對應著染色質的四級結構：第一級結構是核小體；第二級結構是核小體螺旋化形成３０納米染色質纖維；３０納米染色質再進一步折疊成更為復雜的染色質高級結構，即超螺旋體；超螺旋體進一步折疊就形成在光學顯微鏡下可以看到的染色體。

    此前，研究人員僅于１９９７年解析出了核小體的高精度結構，對多個核小體以何種方式裝配形成３０納米染色質高級結構則一直沒有答案。李國紅、朱平等經過多年努力，成功建立了一套染色質體外重建和結構分析平臺，利用冷凍電鏡單顆粒三維重構技術，在國際上率先解析了３０納米染色質的高清晰三維結構。

    “我們發(fā)現(xiàn)３０納米染色質纖維以４個核小體為結構單元，各單元之間通過相互扭曲折疊形成一個左手雙螺旋高級結構。同時，我們也首次明確了連接組蛋白Ｈ１在３０納米染色質纖維形成過程中的重要作用。”朱平說。

    專家表示，這項突破性成果具有重大科學意義，對于理解個體的衰老和發(fā)育異常，如腫瘤、糖尿病、精神病及神經系統(tǒng)疾病等復雜疾病的發(fā)生發(fā)展等都起著關鍵性的作用，將為探討重要疾病的治療及藥物研發(fā)提供重要的理論指導。