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.2010年3月；2（3）：a003889。
doi:10.1101/cshperspect.a003889。

染色体区域

托马斯·克莱默 1, 马里恩·克里默
附属公司
审查

染色体区域

托马斯·克莱默等。 冷泉Harb Perspect生物. 2010年3月.

摘要

染色体区域（CT）是核结构的主要特征。在一个简短的声明中，我们考虑了核结构研究对表观基因组学领域的可能贡献，随后对CT概念进行了历史描述，并提供了迄今为止研究的所有真核生物染色体区域组织的最后令人信服的实验证据。提供了非随机CT排列、内部CT结构、与其他CT的结构相互作用的现有知识，以及细胞周期和有丝分裂后终末分化期间CT排列的动力学。文章最后讨论了开放性问题和回答这些问题的新实验策略。

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图1。
图1。
早期的概念支持染色体在间期细胞核中的区域性组织。(A–B)卡尔·拉布（Carl Rabĺ）关于间期核内区域性染色体排列的假设观点（Rabl 1885）基于以下研究变形杆菌属和萨拉曼德拉尤其是来自斑点萨拉曼陀罗幼虫. (一)侧视图；假定的CT是由初级染色质线构成的(左边侧），二级和三级线程从中分支并形成染色质网络(正确的侧面）。纺锤体附着点，现在称为着丝粒，位于细胞核的一个部位(顶部而端粒则聚集在相反的位置(底部（拉贝尔的Gegenpolseite）。(B类)Polfeld上的俯视图。(C类)Theodor Boveri（1909）绘制的图纸单核巨脑回蛔虫胚胎在双细胞期前期固定。箭头指向包含两条生殖系染色体远端的核突起。(D类)Boveri绘制的一个固定的四细胞胚胎显示了两对细胞，它们在间期细胞核中具有明显不同的突起排列。Boveri认为，两个上部细胞和两个下部细胞分别代表子细胞，并解释了由于前中期染色体移动，在两个细胞对中观察到的显著不同的核突起模式。(E类)爱德华·斯特拉斯堡的植物组织细胞核彩色模型视图加尔托尼亚犬（斯特拉斯堡1905）。据推测，染色体区域是由红色和蓝色的高阶染色质病灶构成的。(F类)1909年Boveri草图中的白色和灰色阴影束反映了两个相邻的CT，它们具有海绵状结构，由吻合的染色质束网络构成。连续的线反映了Rabl的初级线，虚线描述了一种罕见的病理情况的可能性，在这种情况下，一个CT的次级染色质线包围了另一个的初级线，可能导致染色体间染色质物质交换或下次有丝分裂时分离失败的情况。
图2。
图2。
间期染色体区域组织的实验证据。(一)固定的中国仓鼠细胞（CHO系）的Giemsa染色间期细胞核显示可能代表单个CT的染色质团块（经Stack等人1977年许可重印）。(B类)激光-紫外微束实验的实验原理(上面的行）和领土(底部行）细胞核中的染色体排列（比较Cremer等人1982a）。(C类)中国仓鼠二倍体细胞的放射自显影照片。活细胞的细胞核在G1中受到微辐射，脉冲标记为三H胸苷，然后立即固定。箭头指向微辐照现场检测到的银颗粒簇。(D类)微辐照约40小时后，同一实验得到的中间相扩散。一条1号染色体和一条2号染色体用银粒强烈标记，表明微生物束在间期撞击各自的区域，而它们的同源物没有标记，这与同源区域的空间关联相矛盾。(E类)微辐射中期板的一小部分约4小时后固定的一对中国仓鼠子核中微辐射DNA（箭头）的免疫细胞化学鉴定。微辐射染色质在两个子核中的镜像分布证明了染色体区域的相似排列（经许可转载自Cremer等人[1984b]）。
图3。
图3。
通过原位杂交实验直接证明染色体区域（CT）。(一)携带单个人类X染色体的中国仓鼠×人类杂交细胞系的生物素化人类基因组DNA原位杂交显示了特异性标记的人类X染色体（箭头）中期扩散(顶部; 其他染色体经Giemsa染色）及其在间期细胞核中各自的人类X区(底部); 有关详细信息，请参见Schardin等人（1985年）。(B类)荧光原位杂交（FISH）后，使用标记的染色体涂布探针对人类（HSA）中期板（红色为chr.HSA18，绿色为chr.HSA19）中的单个染色体进行可视化。(C类)3D FISH后，使用相同的绘画探针，通过人类淋巴母细胞细胞核的单个光学中层切片显示，核中央有HSA 19 CT（绿色），外围有HSA 18 CT（红色）；有关详细信息，请参见Tanabe等人（2002年）。(D类)顶部：猩猩灵长类染色体或亚染色体区域的特徵图解(水痘、PPY、，中间的)和白手长臂猿(白掌长臂猿、HLA、，正确的)与人类染色体18（红色）和19（绿色）同源。注意人类和HLA核型之间的明显染色体重排：一条大型HLA染色体的臂与HSA18同源，而四条HSA19同源染色体片段分布在其他三条大型HLA-染色体上。底部：代表性HSA的3D重建(左边)、PPY(中间的)和HLA(正确的)淋巴母细胞细胞核显示出同源基因密集型HSA 19（绿色）和基因贫乏型HSA 18（红色）相同的非随机放射核位置；有关详细信息，包括定量评估，请参见Tanabe等人（2002年）。(E类)家畜基因密集型染色体BTA19（绿色）和基因贫乏型染色体BTA20（红色）的着色CT(牛头怪（BTA）胚泡期胚胎。左侧：DAPI染色细胞核中着色CT的最大强度投影（蓝色）。赖特：从不同角度对同一胚胎细胞核进行三维重建。基因密集的BTA 19染色质优先分布在细胞核内部，基因贫乏的BTA 20染色质优先分布在细胞核外围：详细信息，包括定量评估，见Koehler等人（2009）。(F类)人成纤维细胞核中所有染色体的同时描绘(左边)和前中期玫瑰花结(正确的)多色FISH。图中分别显示了所有CT和前中期染色体的伪彩色光学中段。单个CT和有丝分裂染色体的例子用它们各自的核型数表示；有关详细信息，请参见Bolzer等人（2005）。(G公司)对HSA 12中两组不同标记的BAC克隆进行3D-FISH后，对人类淋巴细胞核进行部分3D重建，这些克隆分别携带来自几个基因敏感（绿色）和几个基因缺陷染色体片段（红色）的序列。该细胞核显示两个相邻的HSA 12 CT，具有不同的基因密度相关的放射状核排列。(H（H）)左侧：对单个绘制的HSA 12区域（蓝色）进行3D重建，显示这两组BAC-克隆的截然不同的极化排列。正确的：用两组不同标记的BAC克隆对3D FISH后记录的HSA 12 CT进行三维重建，这两组BAC克隆分别包含高表达（绿色）和抑制基因（红色）的序列，显示活跃和沉默基因分布在CT中；有关详细信息，请参见Kupper等人（2007年）。(我)人类成纤维细胞的多色3D FISH显示了两个HSA 11 CT（蓝色）以及特定的基因密集区11p15.5（绿色、黄色和红色）。为了描绘该区域，使用了15个BAC，并对其进行了差异标记，如插图所示。光学连续切片的Z投影显示了该区域的不同形状：CT下部为指状染色质突起，CT上部为更紧密的形状；有关详细信息，请参见Albiez等人（2006年）。(J型)顶部：多色FISH显示人类成纤维细胞中期板中的两条人类X染色体，四个差异标记的BAC池代表从qter到pter的四个片段（q-arm：绿色，蓝色；p-arm：黄色，红色）。底部：使用相同的BAC池进行三维FISH后，通过人类成纤维细胞细胞核的Xa-和Xi-区的光学切片投影显示了Xa-区和Xi--区内这些片段的四个独立域（图片由慕尼黑大学Kathrin Teller提供）。(K（K）)左侧：在女性人类成纤维细胞细胞核（46，XX）中绘制Xa-和Xi-区域，展示了两个X区域的不同形状和绘制强度。Xi-territory通过Barr体染色独立鉴定（未显示）。正确的：Xi-和Xa-误差放大图像的强度分布。白色、黄色和红色色码反映高、中、低强度（图片由慕尼黑大学Irina Solovei提供）。
图4。
图4。
核建筑的不同模型。(一)染色体区域-染色体间隔间（CT-IC）模型（描述见正文）。(B类)根据CT-IC模型，功能核架构的假设视图。染色质结构域被认为是CT的主要成分。IC在这些结构域之间扩展，成为一个相当不含DNA的核区室，携带剪接斑点和核小体。IC空间的宽度高度可变，取决于染色质域的布朗运动，并允许域表面在顺式和反式在正在进行的转录过程中，基因在任何给定时间都至少部分解聚到位于结构域外围的染色质周区（PR）。染色质周原纤维（PF）在那里生成。每个PF携带来自不同基因的新生转录物（绿色）。带线的白点表示RNA Pol II分子及其CTD结构域，可能在剪接事件的结构组织中发挥作用。IC中的拼接斑点为PF提供了拼接因子，PF也代表了共转录拼接发生的结构。(C类)根据染色质间网络（ICN）模型（Branco和Pombo 2006），来自同一CT以及来自相邻CT的染色质纤维/环的混合可以在顺式和反式蓝点代表未知成分的染色体内和染色体间接触部位。虽然染色质纤维/环之间有很大的空间，但这个空间不应与CT-IC模型预测的IC和PR的功能关系混淆。(D类)弗雷泽和比克莫尔建议的模型（弗雷泽和比克莫尔2007年，经麦克米伦出版有限公司许可再版）。这些作者回顾了关于核内基因共定位用于表达或协同调节的证据。转录工厂（深粉红色）可以在顺式和反式位于延伸到染色体区域外的不凝聚染色质环上。左边的淡粉色区域代表了一个丰富多彩的斑点。蓝色圆圈代表了协同调节的相互作用反式可能发生在调控元件和/或基因位点之间。
图5。
图5。
支持和反对染色质间隙的实验证据。彩绘HSA 5 CT的荧光显微图像(一)和HSA 7 CT(B类)在人体淋巴细胞核约150 nm厚的冷冻切片中（Branco和Pombo，2006年）。(C类)图像A和B的重叠以不同的颜色显示两个CT。两个CT之间的假定混合区域由黄色线划定。(D–G型)在人类神经母细胞瘤细胞HDN-16的细胞核中观察到携带活性MYCN基因的双分钟（DM）染色体（红色）和着色的3q-臂结构域（绿色）之间的拓扑关系（有关详细信息，请参见Solovei等人2000）。(D类)激光共焦部分。由1–5表示的DM位于3q-臂结构域的外围和穿过臂结构域内部的染色质间室（IC）的沟道样内陷。(E类)在同一个3q臂域截面的灰度图像中，IC内陷被强调。数字表示DM 1-5在D中的位置(F–G公司)使用所有相关DM（红色）对整个3q域（绿色）进行3D重建。(F类)顶部-视图和(G公司)通过重构域进行剖切。(H、 我)大鼠肝细胞核DNA特异染色的三维重建，并通过串行块面扫描电子显微镜成像（Rouquette等人，2009年）。(H（H）)细胞核中部250-nm厚的重建显示，DNA在高阶染色质簇（灰色）中的分布极不均匀，并且在这些簇之间扩展了大部分不含DNA的染色质间室（白色）。(我)重建细胞核的主要部分。虚线表示移除了暴露在观众面前的核外围。在这里，核体积似乎完全充满了染色质，很可能是因为我们认为CT的海绵状组织是由IC渗透的相互连接的染色质域/束构成的。
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    1. Abney JR、Cutler B、Fillbach ML、Axelrod D、Scalettar BA 1997年。相间核中的染色质动力学及其对核结构的影响。细胞生物学杂志137:1459–1468-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Akhtar A，Gasser SM 2007。核膜和转录控制。《Nat Rev Genet》8:507–517-公共医学
    1. Alberts B、Johnson A、Lewis J、Raff M、Roberts K、Walter P，2008年。细胞分子生物学加兰科学，纽约
    1. Albiez H、Cremer M、Tiberi C、Vecchio L、Schermelleh L、Dittrich S、Kupper K、Joffe B、Thormeyer T、von Hase J等，2006年。染色质结构域和染色质间室形成了结构明确和功能相互作用的核网络。染色体研究14:707–733-公共医学
    1. Babu DA、Chakrabarti SK、Garmey JC、Mirmira RG，2008年。Pdx1和β2/NeuroD1参与一种转录复合物，该复合物介导胰岛素基因的短程DNA环。生物化学杂志283:8164–8172-项目管理咨询公司-公共医学

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