在高中時，我們被告知在每個細胞的細胞核中，DNA 分子緊密地包裹在稱為組蛋白的蛋白質周圍，形成我們的染色體。
但新的研究發現，染色體的作用遠不止於染色體。約 25,000 個基因它們含有——科學家發現，一種神秘的「鞘狀」結構佔每條染色體的 47%。
一個多世紀以來，我們對染色體的理解一直是基於這樣的假設：它們是由 DNA 和組蛋白複合物構成的，稱為染色質，在每個細胞的細胞核內形成。
自 1882 年被發現以來，染色體一直是人們深入研究的主題，但其內部結構的細節卻一直困擾著我們，這在很大程度上是因為染色體在細胞核中完全不可見——除非細胞正在分裂。
當細胞分裂時減數分裂或有絲分裂，內部染色質變得更加緊密，導致染色體變得「超螺旋」並在顯微鏡下可見。
研究人員所知道的大部分內容關於染色體的知識是透過觀察細胞分裂過程中的染色體而發現的，但由於我們只能在某些條件下觀察它們，因此我們一直在研究染色體實際外觀的不完整圖像。
為了提高我們觀察染色體內部結構的能力，蘇格蘭愛丁堡大學的研究人員開發了一種名為3D-CLEM 的新方法，它將光學顯微鏡和電子顯微鏡與計算建模軟體結合，產生第一批高分辨率三維圖像人類全部 46 條染色體。
在對所有正常人類染色體的長度、寬度、表面積、體積和 DNA 堆積密度進行建模後，他們發現了一些可能對我們對染色體內部結構的基本理解產生重大影響的東西。
“首次定義所有 46 條人類染色體的結構迫使我們重新考慮它們幾乎完全由染色質組成的想法 - 這一假設在近 100 年來基本上沒有受到挑戰，”團隊成員之一、生物學家丹尼爾布斯 (Daniel Booth) 說道。
Booth 和他的團隊在分析中發現，染色質僅佔染色體總含量的 53% 至 70%。
研究人員瞥見了一種稱為染色體外圍的結構在過去，但無法知道它的範圍有多大——佔 46 條染色體剩餘的 30% 到 47%。
這意味著對於任何給定的染色體，DNA及其支持蛋白可能只佔總含量的一半。
“3D-CLEM 分析的首次應用得出了顯著且令人驚訝的結論，即有絲分裂染色體總體積的很大一部分不是由染色質組成，而是在外圍區室中，”他們在論文中報告。
現階段，尚不清楚這種結構的實際功能是什麼，但研究人員懷疑它可以充當一種“鞘”，在細胞分裂過程中保持染色體彼此隔離。
這得到了支持先前的研究顯示該結構至少部分是由蛋白質形成的基-67- 細胞增殖的標記物，與染色體表面結合以保持姐妹染色單體分離。
如果這確實是染色體鞘的功能，則意味著該結構在防止細胞分裂時發生錯誤方面發揮著至關重要的作用，而細胞分裂時可能會導致出生缺陷和各種形式的缺陷。。
除了它的功能之外，我們對這個神秘的結構還有很多不了解的地方——我們不確定它的作用是否像液體或固體薄膜，也不清楚它如何影響細胞分裂過程中染色質的結構變化。
所以看起來活細胞最基本的組成部分之一又回到了繪圖板。
作為團隊成員之一比爾恩肖 (Bill Earnshaw) 說：“我們現在必須重新思考染色體是如何構建的以及它們在細胞分裂時如何分離，因為遺傳物質被這層厚厚的其他材料覆蓋。”
該研究發表於分子細胞。
