幾十年來，科學家們普遍認為染色體組裝是一個多層級高度有序的過程，即雙鏈DNA纏繞著組蛋白八聚體（H2A, H2B, H3和H4）組成核小體，DNA如細絲般將大量核小體串起，形成了11nm的“念珠狀”結構，它們按照螺線管或者Z字形排列堆砌成為30nm的染色質纖維，經過折疊聚集成120nm染色質絲，進而壓縮為300-700nm的染色質。當細胞處于有絲分裂期時，染色質可進一步高度濃縮成1400nm的有絲分裂染色體。但是在之前的研究方法中，人們廣泛采用電子顯微鏡觀察DNA，但是在所獲得的DNA圖像中，它的對比度比較低。

透射電子顯微鏡下直接觀察細胞核中的染色質結構
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如今，在一項新的研究中，來自美國加州大學圣地亞哥分校和沙克生物研究所的研究人員開發出一種新的被稱作ChromEM的電鏡樣品染色方法，從而能夠在透射電子顯微鏡下直接觀察細胞核中的染色質結構。這種方法的關鍵在于一種名為DRAQ5的特殊DNA熒光染料。這種染料不僅可以對DNA進行熒光標記，而且在遭受激發后，能夠讓二氨基聯苯胺（DAB）發生光氧化，從而使得DAB多聚化，從而提高細胞核內的DNA電子密度，這樣就可以電子顯微鏡下清晰地觀察細胞中的DNA。總之，ChromEM技術消除了在材料準備過程中可能對DNA產生的干擾，讓染色質盡可能地保持它們最原始的狀態。相關研究結果發表在2017年7月28日的Science期刊上，論文標題為“ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cells”。

這些研究人員利用ChromEM方法觀察了處于分裂間期的人類小氣道上皮細胞（SAEC）的染色質結構，并且重建了細胞核中的染色質三維結構。令人吃驚的是，他們并沒有看到經典模型中的直徑為30nm的染色質纖維和120nm 的染色質絲，相反，他們發現染色質在整個細胞核中并非均一分布，位于細胞核周圍、單位體積下染色質濃度相對較高的異染色質區，和在細胞核中心、染色質濃度相對較低的常染色質同時存在。此外，他們還發現，無論在細胞核什么部位，染色質纖維的直徑都驚人地一致落在5-24nm范圍內。這些無序的纖維在鏡下具有各種各樣的結構，有的呈直線形堆積，有的螺旋形盤曲，有的兩條纖維相互平行聚在一起，有的組成環狀。

為了確認這種情形是否僅在人SAEC中發生，這些研究人員同樣地利用ChromEM方法觀察了分裂活躍的人類骨肉瘤細胞系，結果發現處于有絲分裂期的染色質纖維直徑也同樣落在5-24nm的范圍內，并且與分裂間期細胞相同，并沒有觀察到30nm或直徑更大的染色質結構。

這一發現改寫了生物教科書中關于染色質組裝的描述，為人們進一步開展染色質結構和功能研究鋪平道路。

Horng D. Ou, Sébastien Phan, Thomas J. Deerinck et al. ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cells. Science, 28 Jul 2017, 357(6349):eaag0025, doi:10.1126/science.aag0025

Daniel R. Larson, Tom Misteli. The genome—seeing it clearly now. Science, 28 Jul 2017, 357(6349):354-355, doi:10.1126/science.aao1893