核结构是什么组织细胞核中的基因组？

基因组的活动核和非活动部分之间的空间分离对于基因表达控制非常重要。一项新的研究揭示了这种分离的主要机制，并逆转了我们对核心的描述。

真核生物的染色体由染色质组成，染色质是DNA和相关蛋白质的复合体。根据转录活性和紧密程度，可以区分两种类型的染色质，它们在细胞核内是空间分离的。高度集中的部分由染色质区域组成，它包含很少的基因，并且是转录失活的。

它被称为异染色质，它位于细胞核的外围，靠近核膜。另一方面，常染色质富含基因，对应于基因组的活性部分。它占据了细胞核的内部区域，密度较低，因此基因表达所需的蛋白质机器更易接近。这种基因组组织的一般模式存在于几乎所有的真核细胞类型中，

Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)的Irina Solovei与Job Dekker(麻省大学医学院)和Leonid Mirny(麻省理工学院)的物理学家(医学工程研究所)合作进行的研究和科学现在表明，染色质分离的驱动力是无活性的异染色质，而常染色质和异染色质的“默认”染色质分布是相反的。这项新发现发表在《自然》杂志上。

已经提出了许多机制来解释染色质在细胞核中如何分离，但没有一个是决定性的，主要是因为很难分析常规细胞核中两种染色质类型之间的相互作用，其中异染色质被绑在核膜上。“因此，对于我们的研究，我们选择了所谓的倒核，”Solovei说。大约10年前，她和她的慕尼黑同事在夜间活动的哺乳动物的视网膜中发现了这些细胞核，在那里它们被限制在被称为视杆细胞的感光细胞类型中。

在杆状细胞中，紧密浓缩的异染色质包裹在细胞核内，而活性常染色质直接位于核膜下——这是一般规律的独特例外。结果表明，杆状核的异染色质核作为微透镜收集光线，从而改善了夜间视网膜的光学特性。来自同一组的后续研究发现，这种非典型核缺乏两种蛋白质复合物的逆转机制，这两种蛋白质复合物通常将异染色质连接到核膜的内表面，即核层。

利用现代显微镜和分子生物学技术的数据，研究人员现在已经生成了单个染色体和整个细胞核的聚合物模型。通过模拟这些聚合物在不同条件下的行为，他们可以研究两种染色质成分与核层之间的相互作用。这些研究表明，单个异染色质区域之间的相互作用足以用于染色质分离，但常染色质中的相互作用对于这一过程是不必要的。

“我们的研究结果表明，倒置的核在概念上代表了默认的核结构，”Mirni说。"虽然异染色质和核层之间的相互作用对传统建筑的建立至关重要."“在这方面，”Solovei说，“有趣的是为什么大多数真核生物都有常规的细胞核，以及细胞核周围异染色质定位的功能相关性是多么有趣。”

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