JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 5: DNA and Chromosome Structure
5.14:
Lampbrush 染色体
1882 年,弗莱明在蝾螈卵中观察到了灯刷染色体 (LBC)。1892 年晚些时候,Rückert 在鲨鱼卵细胞中观察到 LBC,并创造了”lampbrush chromosomes”一词,因为它们看起来像用来清洁煤油灯的刷子。
LBC 由两对共轭同源染色单体组成。每个染色单体由交替定位的浓缩无活性染色质区域和松散放置的活性侧环组成,这些侧环可以收缩和延伸。这些环类似于多线染色体的泡泡。多线泡芙由几个平行的染色单体组成,而 LBC 的环由一个单双螺旋组成。
在减数分裂前期的 diplotene 阶段,LBC 解聚形成大染色体,大约是常规有丝分裂染色体的 30 倍。LBC 环的平均长度为 10-15 μm。在某些情况下,环可大至 50-100 μm。聚合酶 II 转录最大的环,最小的环由聚合酶 III 转录。
LBC 存在于下椎骨、无脊椎动物和鸟类的卵母细胞中。所有这些生物体中的 LBC 具有相似的结构和功能。LBC 的比较基因组研究表明,侧环的长度随着 C 值的增加而增加,C 值是生物体单倍体组中的总 DNA 含量。
LBC 的研究已有一百多年的历史,然而,只有 LBC 的一般结构概念是已知的。最近,LBC 被用作模型结构来研究细胞遗传学分析和染色质结构和基因表达的表观遗传调控。
与许多其他脊椎动物一样,两栖动物产生雌性配子或卵子,它们在卵巢内成熟和发育。
在一个特定的发育阶段,减数分裂前期 I,同源复制的染色体对显示出独特的形态——一种极其延伸的结构,如此巨大,以至于在光学显微镜下可以很容易地观察到
这些非常不寻常的染色体被称为”灯刷染色体“,因为它们与早期用于清洁煤油灯的刷子相似。由于它们的巨大尺寸,它们是研究染色体的理想模型。
这些巨大的染色体沿着染色体轴组织成一系列大的横向、解旋的 DNA 环。除了这些延长的环外,还沿染色体轴观察到密集、厚的卷曲环,它们构成了 DNA 的大部分。
这两个结构域在转录活性水平上也有很大差异。侧环中的基因被主动转录,这使它们具有精细的纤维状外观。
相比之下,浓缩染色体轴上的基因通常不表达。
虽然它们最初是在两栖动物中被描述的,但现在认为这些环状染色质结构域出现在所有真核生物的间期染色体中。
由于它们的体积小且易碎,大多数真核生物无法使用光学显微镜观察到环状染色质。它们的存在是使用现代 DNA 技术(例如”染色体构象捕获”)推断出来的。
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