人類基因組DNA環高清4D圖譜繪成

2020-12-20 健康一線視頻網

最新一期《細胞》雜誌以封面文章刊登了美國貝勒醫學院、萊斯大學、史丹福大學和布羅德研究所聯合科研團隊的重要成果：他們為基因組在細胞核內摺疊成環狀結構繪製出高清4D圖譜。新研究提供的視頻可動態跟蹤完整基因組在不同時間內的環狀摺疊，將幫助科學家以全新視角研究癌症等遺傳疾病。

幾十年來，科學家推測，人類細胞在受到刺激後，其核內的DNA（脫氧核糖核酸）元素會快速找到相距甚遠的配對者，沿著染色體形成各種不同的環，通過在空間上重新布局，細胞能改變基因的活性，進而調節細胞功能。但DNA環曾長期成為現代生物學的一大盲點，雖然知道DNA在細胞中能形成環，但確定這些環狀結構的具體位置，一直是無法完成的挑戰。

直到2014年，上述聯合科研團隊讓情況發生了徹底改觀。他們成功為人類基因組如何摺疊成環描繪出空前詳細的圖譜，並證明人類與老鼠等其它哺乳動物不僅在一維的基因組序列上相似度很高，還具有類似的三維基因組摺疊。但這些圖譜只能反映某個靜止狀態的環狀結構，無法觀察環狀結構的動態變化過程。

最新研究中，聯合團隊首次製作出人類基因組內DNA環的4D高清視頻，並闡明了與成環位置有關的獨特機制。他們通過破壞幾乎所有環狀結構內均有的環狀蛋白質複合體——黏連蛋白（Cohesin），發現控制DNA環的擠出機制：黏連蛋白就像雙肩包的背帶調節扣，通過輸送單邊背帶，調節扣能讓背帶形成環狀從而調整背帶長短，黏連蛋白能像調節扣一樣調控DNA環的形成。

通過仔細觀察視頻圖譜，研究人員還發現另一種與黏連蛋白無關的區塊化機制，與擠出機制讓DNA通過兩種元素沿著同一條染色體形成環狀結構不同，區塊化機制能讓不同染色體上的元素以大型原子團的形式結合成環狀結構。研究人員表示，通過這些機制可以調控DNA環的形成和解體，從而進一步認識基於這些摺疊結構的細胞功能。（記者 聶翠蓉）

原標題：人類基因組DNA環高清4D圖譜繪成 為研究遺傳疾病提供全新視角

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