JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 5: DNA and Chromosome Structure
5.15:
多线染色体
多线染色体是巨大的间期染色体,几条 DNA 链并排放置。它们于 1881 年由 Balbiani 在幼虫 Chironomus plumosus 的唾液腺、肠道、肌肉、马氏小管和皮下注射中发现。因此,这些也被称为”唾液腺染色体”。这些存在于双翅目和弹尾虫目昆虫中;在哺乳动物的某些器官中;和协同增效剂,开花植物的对跖点。在果蝇的唾液腺细胞中也经常观察到多线染色体。
具有多线染色体的细胞和有丝分裂细胞之间存在一定的差异。首先是 DNA 复制后没有细胞分裂,导致大量染色单体的积累。其次是 DNA 链在每轮 DNA 复制后无法分离,导致数千个染色单体并排排列。第三种是连续 DNA 复制周期中完整的核膜和核仁。
条带图案
染色质压缩的变化会导致沿多线染色体长度的染色质浓度不同。由于同源染色体具有相同的染色质压缩并并排排列,因此会产生多个紧凑的暗带,称为染色体。条带之间的区域称为带间区域或染色体间区域。带间染色较轻,由解聚的染色质组成。染色体模式对于一个物种来说是特异性的;尽管染色体的数量和大小在生物体的生命周期中会发生变化。
喷
在某些情况下,带间区域会形成称为松散卷曲的膨胀结构,以允许 RNA 合成。因此,puffs 是研究转录过程的绝佳模型。在某些物种的唾液腺中发现了称为”巴尔比亚尼环”的异常大的泡芙。这些具有解浓缩的染色质,支持非常高的转录速率。
通常,当二倍体细胞分裂时,它首先会复制它的每一条染色体。然后,细胞在两个子细胞之间分配每条染色体的副本,以便每个子细胞接收一组完整的染色体。
某些细胞会经历多个染色体复制周期,而不进行任何细胞分裂。这种细胞称为多倍体细胞,包含多组每条染色体。
在果蝇幼虫的唾液腺细胞中,这个过程被带到了极端。在这里,每个染色体的成百上千个拷贝在没有任何细胞分裂的情况下产生。
这导致形成独特的巨大染色体,称为多线染色体。
当数千个相同的 DNA 序列并排放置时,就像盒子里的蜡笔一样,染色质中的某些特征变得可见。这些特征存在于普通的间期染色体中,但很难观察到。
在显微镜下观察时,可以在多线染色体中看到深色条带和浅色带间的交替模式。
条带占 DNA 的 95%,而条带间占 5%。
条带中的染色质更浓缩且转录无活性,而条带间染色质的浓缩和转录活性较低。
随着果蝇幼虫从一个发育阶段发展到另一个发育阶段,特定的条带和条带间的直径大大增加,产生称为”泡芙”或”巴尔比亚尼”环的结构。
这些泡芙由染色质的解聚产生,是活性 DNA 转录的位点。泡芙中的染色质排列成环状结构,很像在”lampbrush”染色体中观察到的结构。
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