تتشابك الخيوط أو كبلات سماعات الأذن الموضوعة في مساحات ضيقة بسهولة، وعلى العكس من ذلك، فإن الحمض النووي الطويل والفضفاض لجسمنا يتراكم في كروموسومات على شكل قضيب يساوي حجمها واحد في المليون عندما تنقسم الخلية، وإذا حدث انقسام خلوي بحمض نووي يبلغ طوله مترين تقريباً، فهناك خطر تلف أو فقدان المعلومات الجينية، لذلك، فإن تكثيف الكروموسومات ضروري لنقل المعلومات الجينية بدقة.
تحليل الكروموسومات
استخدم فريق بحث بقيادة البروفيسور تشانغ يونغ سونغ والدكتور دايهو سونغ والبروفيسور جاي هيونغ جيون، الأشعة السينية من مرفق السنكروترون من الجيل الثالث لتحليل الكروموسومات البشرية في حالتها العنقودية، وتم نشر هذه النتائج التي لوحظت بدقة مقياس النانومتر في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
لقد حيرت آلية التعبئة التي تكثف الكروموسومات إلى جزء من المليون من حجمها دون أي تشابك، والبنية ثلاثية الأبعاد التي تمكن من ذلك الباحثين لأكثر من نصف قرن، ومع ذلك، كان من الصعب ملاحظة الكروموسومات في حالتها الأصلية، وكان على الباحثين اللجوء إلى اكتشاف بعض مكونات الكروموسومات فقط أو استنتاج حالتها المكثفة من النظر إلى حالتها غير الملتفة.
الأشعة السينية
تحققت هذه الدراسة من البنية ثلاثية الأبعاد للكروموسومات باستخدام الأشعة السينية المتماسكة الناتجة عن الجيل الثالث من مرفق السنكروترون بعد التجميد السريع للكروموسومات المائية والحفاظ عليها في حالة التبريد، وكشف هذا البحث عن بنية الكروموسومات في الحالة الأصلية، على عكس التقنيات التقليدية التي تقطعها أو تصبغها بشكل رقيق.
ومن خلال الدراسة، أكد فريق البحث أن الكروموسومات تشكلت في بنية كسرية 1 بدلاً من الهيكل الهرمي المذكور في الدراسات السابقة، وبالإضافة إلى ذلك، تم تقديم نموذج فيزيائي يوضح عملية تعبئة الكروموسومات.
وأوضح البروفيسور تشانغ يونغ سونغ: "باستخدام الأشعة السينية المتماسكة من السنكروترون، حددنا البنية ثلاثية الأبعاد للكروموسومات من خلال صور عالية الدقة بمقياس نانومتر، إن التقنية التي تم تطويرها في الدراسة لا توفر فقط مفتاح فهم علم الوراثة، أي جوهر كل الكائنات الحية، ولكن أيضاً للكشف عن الهياكل ثلاثية الأبعاد للمواد الأخرى، مثل الفيروسات، التي يكون هيكلها التفصيلي ذا أهمية كبيرة".