Ikoniczna organizacja metafazowych chromosomów w kształcie litery X jest często przedstawiana w podręcznikach i innych mediach. Rysunki wyjaśniają w zniewalający sposób, że większość informacji genetycznej jest przechowywana w chromosomach, które przekazują ją następnemu pokoleniu. „Te prezentacje sugerują, że ultrastruktura chromosomu jest dobrze poznana. Jednak tak nie jest” – mówi dr Veit Schubert z grupy badawczej IPK „Struktura i funkcja chromosomu”.

Zaproponowano kilka modeli opisujących strukturę wyższego rzędu chromosomów metafazowych na podstawie danych uzyskanych przy użyciu szeregu metod molekularnych i mikroskopowych. Modele te dzielą się na spiralne i niespiralne. Modele helikalne zakładają, że chromatyna w każdej chromatydzie siostrzanej w metafazie jest ułożona jako cewka, podczas gdy modele niespiralne sugerują, że chromatyna jest złożona w chromatydach bez tworzenia spirali.

Naukowcy wskrzesili termin „chromonema”, który został użyty po raz pierwszy na początku lat 20^cz wiek. Teraz naukowcy z IPK i IEB przedstawili szczegółowy opis jego ultrastruktury. Różne podejścia eksperymentalne, w tym sekwencjonowanie wychwytywania konformacji chromosomów (Hi-C) izolowanych chromosomów mitotycznych, modelowanie polimerów i obserwacje mikroskopowe wymiany chromatyd siostrzanych i regionów znakowanych oligo-FISH na poziomie super rozdzielczości dostarczyły niezależnego dowodu na zwijanie się chromonema. „Nasze multidyscyplinarne podejście pokazuje, że zwiniętą organizację chromatyd i jej jednostkę organizacyjną, chromonema, można potwierdzić niezależnie różnymi metodami”. mówi dr Veit Schubert.

„Aby zbadać strukturę wyższego rzędu chromosomów mitotycznych, dużych chromosomów jęczmienia (Hordeum wulgarne) posłużyły za wzór. Pojedynczy spiralny obrót obejmuje 20–38 Mb, tworząc włókno o grubości ~400 nm, które identyfikujemy jako chromonema” – mówi dr Amanda z Camara, jedna z pierwszych autorek badania.

Model proponuje ogólny mechanizm tworzenia skondensowanych chromosomów mitotycznych, który ma zastosowanie do wszystkich eukariontów w szerokim zakresie rozmiarów genomów. „Spodziewamy się, że po naszych badaniach zwijanie chromonemy zostanie potwierdzone u większej liczby gatunków roślin i zwierząt zawierających duże chromosomy. Identyfikacja zasady kondensacji chromosomów w tej pracy to krok do zrozumienia dynamiki chromatyny w trakcie cyklu komórkowego”, mówi dr Amanda Camara.