蓝细菌中凝聚的染色体样结构的超微结构

真核细胞，包括人类细胞，在细胞分裂之前形成配对的浓缩染色体。然后将成对的染色体等分为子细胞。原核细胞，包括细菌，没有这样的DNA分布系统。在国家生理科学研究所(NIPS)和埼玉大学工作的研究人员发现，光合蓝藻Synechococcus elongatus在细胞分裂前显示出真核浓缩的染色体样DNA压缩，并能够揭示瞬时形成结构的细节。如果在严格的12小时光照/ 12小时黑暗周期中培养，细菌在从白天到夜晚的过渡时分裂。通过快速冷冻后的高压低温电子断层扫描捕获紧凑DNA的短暂3-D结构。研究人员表明，该结构与真核细胞中的浓缩染色体相似。压实的DNA还包括许多小的成对的多磷酸盐体，其中一些似乎与DNA保持接触，似乎扭曲它们，表明它们可以作为DNA合成的磷酸盐的供应者和调节剂。这些新发现可能会加深我们对真核细胞如何在生物细胞的长期进化中使用浓缩染色体到达系统的理解。

对于这项发表在“ 科学报告”上的研究，研究人员结合使用严格的同步培养和高速冷冻电子断层扫描后的复杂成像，快速冷冻后描绘了蓝藻中压实DNA的瞬态3-D结构，厚度为1微米。包含在压实的DNA中的多磷酸盐体可以起到DNA合成的磷酸盐供体的作用，其与DNA串联复制。

“我们知道原核生物和真核生物之间的区别在于DNA包装和递送系统，其中真核生物已经开发出核膜来保护它们的基因并形成浓缩的染色体以将基因组正确地包裹到子细胞中，而原核生物没有这样的一个系统，“相应的作者Kazuyoshi Murata说。“我们的新发现揭示了蓝藻DNA的重复和分离机制，并指出了多磷酸盐体的重要作用。它们可能暗示了从原核生物到真核生物的进化步骤。”