想象一下，将所有
401
公里的北京地铁网络整理成一个行李箱。这相当于将四米的
DNA
包裹在我们生命的遗传蓝图中，成为微米尺寸的人类细胞核。在细胞分裂过程中，这么大量的
DNA
被包装成整齐形状和结构稳定的染色体，遗传物质稳定的进入子细胞。这种包装任务依赖于复杂分子机器。在最新一期的
Science
上来自日本东京大学的课题组发表题为：
“
Mitoticchromosome assembly despite nucleosome depletion in Xenopus egg extracts”
的工作，报告说，染色体可以基于
condensin-containing axes进行组装
，
挑战长期以来认为核小体对染色体结构至关重要的观点。
DNA
存储的基本单位是核小体。
DNA
围绕小的球状组蛋白形成八聚体颗粒，
DNA
与组蛋白颗粒一起称为核小体。染色体的教科书模型将这些核小体描述为“砖”。它们叠加形成构建染色体的高阶组件，就像房屋是由砖块构建的。在这个模型中，没有组蛋白，染色体会崩溃。在这种情况下，
人类染色体的生物物理学研究的直觉已经错了。核小体可以很容易地被检测出来，但不能预期形成任何可重复的高阶组装。
这个难题的线索来自凝血酶，一种蛋白质复合物，在组蛋白旁边，是染色体中最丰富的蛋白质之一。提供对凝血酶功能的了解的一个重要的实验工具是非洲爪蟾爪蟾非洲爪蟾卵的提取物。如果将非洲爪蟾精子染色质加入到卵提取物中，则使用卵提取物中工具，促使精子蛋白质解离和染色体组装。如果凝血酶从提取物中耗尽，则
DNA
保持无定
形的雾度，证实了凝血酶在染色体组装中的关键作用。
使用这些提取物，
Shintomi
等最近分离并纯化了在试管中组装染色体所需的所有组分。发现三个组分是必需的：组蛋白，以及它们需要加载到
DNA
上的装配因子
;
集缩
;
和拓扑异构酶
II
。后者是允许
DNA
链通过的酶，从而防止
DNA
变得无法纠结。
组蛋白如何有助于染色体组装？
卵提取物中的组蛋白丰富，即使有可能将其全部去除，一半的组蛋白八聚体已经存在于非洲爪蟾精子染色质中。为了研究组蛋白在染色体组装中的作用，
Shintomi
等利用小鼠精子染色质几乎完全不存在组蛋白，与非洲爪蟾卵提取物的丰度相反。作者证实，小鼠染色质在非洲爪蟾卵提取物中转化为染色体。事实上，这与非洲爪蟾染色质一样发生。作者不是耗尽组蛋白而而是从蛋提取物中剔除基本的组蛋白伴侣蛋白
Asf1
（抗沉默功能
1
），这是新的组蛋白沉积在
DNA
上所必需的。引人注目的是，实际上没有组蛋白的染色体有效地组装在提取物中。一见钟情，他们的外表似乎几乎不受组蛋白的缺席的影响。这使得组蛋白的教科书模型成为染色体的构建块。相反，似乎凝血酶可以独立于组蛋白建立大部分染色体结构。
仔细检查，
Shintomi
等指出，这些几乎不含组蛋白的染色体比其通常的对应物稍微宽一些，并且它们的周边出现扩散。此外，它们容易出现
DNA
释放或损伤。因此，虽然组蛋白不能形成染色体，但它们有助于
DNA
的压实和保护。包裹并因此螯合
DNA
肯定是组蛋白如何压制和保护
DNA
的一部分。核小体的另一个特征是其弯曲
DNA
。
DNA
以约
70
°的角度进入和离开核小体。这在另一个相当僵硬的
DNA
分子的路径中产生扭结。核小体链的坚固路径有助于其压实。也可以说，存在于小鼠精子染色质上并使其在这些“几乎无核小体”的染色体上存在的非常少量的组蛋白通过偶尔地折射
DNA
的途径而产生重要的贡献。
组蛋白的
DNA
扭结属性也可以解释一下这个故事。脊椎动物凝血酶有两种类型，即凝血酶Ⅰ和凝血酶
II
。冷冻蛋白
II
在非洲爪蟾卵提取物中的丰度低，其消耗通常在所得染色体上几乎不显着。然而，在不存在组蛋白的情况下，凝血酶
II
对染色体形成至关重要。组蛋白弯曲
DNA
或凝血酶
II
以稳定弯曲
DNA
构象的能力可能需要作为凝血酶
I
复合物作用的基础。
Shintomi
等人研究强调的一个重要的开放性问题凝血酶如何形成染色体。凝血酶是拓扑捕获
DNA
的蛋白质环染色体（
SMC
）家族的结构维持的成员。他们被认为不仅捕获一个
DNA
，而且要建立多个
DNA
之间的相互作用。凝血酶如何选择两条
DNA
链到系链，并没有了解系统的机制。已经提出，凝乳酶稳定了布朗运动引起的随机
DNA
接触。或者或另外，凝血酶可以主动地沿着
DNA
移动以挤出或扩展由两个
DNA
之间的相互作用形成的
DNA
环。通过
DNA
测序革命可以获得基因组范围内的染色体间
DNA
相互作用图。这些告诉我们，什么是凝血酶必须实现的想法。挑战是寻找生物化学和生物物理测定和新的成像技术来探索凝血酶如何实现构建这些标志性染色体结构的奇妙任务的分子机制。
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