研究細胞核中的基因組 DNA 壓縮和活細胞環(huán)境中生理過程或疾病發(fā)展過程中的動態(tài)重組極具挑戰(zhàn)性。這種復雜性源于將約 2 米的基因組 DNA 容納到細胞核中所需的高度壓實，細胞核的直徑通常為 5 到 10 微米。此外，染色質(zhì)壓實密度不是靜態(tài)的，而是隨著時間的推移而波動，以適應基因活動。同時，即使對于亞衍射成像模式，光學顯微鏡的 3D 分辨率也不夠高，從而限制了對復雜基因組結(jié)構(gòu)的空間幾何及其動態(tài)變換的研究。
在Light Science & Application上發(fā)表的一篇新論文中s，由中國深圳大學生物醫(yī)學光學與光子學中心&物理與光電工程學院曲俊樂教授和國立大學激光、光子學與生物光子學研究所Paras N. Prasad教授領導的科學家團隊位于美國布法羅的紐約大學開發(fā)了一種基于熒光壽命成像 (FLIM) 的替代策略，以克服傳統(tǒng)方法的現(xiàn)有局限性。作者提出了兩種獨立的 FLIM 檢測方法，可以對 DNA 壓實進行精細測量。第一個依賴于摻入 DNA 的熒光探針的熒光壽命與其局部折射率之間的反二次關系，由于染色質(zhì)壓實密度而變化。
在他們的研究中，這兩種 FLIM 檢測都在培養(yǎng)細胞中得到驗證，在那里他們比較分析了富含基因的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域的壓實，這些結(jié)構(gòu)域在早期 S 期和中后期 S 期復制并主要包含非編碼序列.. 獲得的數(shù)據(jù)證明了兩種 FLIM 檢測的靈敏度，并揭示了基因組 DNA 富含基因和基因貧乏池的壓實的顯著差異。他們表明，與缺乏活性基因的密集 DNA 結(jié)構(gòu)域相比，富含基因的 DNA 被松散地壓縮。
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