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SPRITE技术可确定细胞核中不同染色体之间的相互作用
发表日期:2019-05-29 01:12| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:在每小我的每个细胞深处似乎躲藏着雷同魔术的工具:六英尺的DNA被包装到比一根人类头发的宽度小50倍的一个细小空间中。就像一根细长的意大利细面条一样,整小我体的DNA蓝图发生折叠、扭曲和压缩而刚好被放入到每个细胞的细胞核中。 现在,在一项新的研究中,

  在每小我的每个细胞深处似乎躲藏着雷同魔术的工具:六英尺的DNA被包装到比一根人类头发的宽度小50倍的一个细小空间中。就像一根细长的意大利细面条一样,整小我体的DNA蓝图发生折叠、扭曲和压缩而刚好被放入到每个细胞的细胞核中。

  现在,在一项新的研究中,来自美国加州理工学院的研究人员展现了细胞若何以一种更伶俐的体例拆卸着这个看似复杂的基因组以致于它们可以或许便利地找到并读取主要的基因。理解基因组的这种精妙的三维布局拆卸是至关主要的,出格是由于DNA布局发生的变化与癌症和早衰等某些疾病具有联系关系。绘制和查明细胞核布局发生的变化可能有助于找到医治这些疾病的方式。相关研究成果于2018年6月7日在线颁发Cell期刊上,论文题目为“Higher-Order Inter-chromosomal Hubs Shape 3D Genome Organization in the Nucleus”。论文通信作者为加州理工学院生物学助理传授Mitchell Guttman博士。论文第一作者为加州理工学院研究生Sofia Quinodoz。

  虽然每小我体内的绝大大都细胞含有不异的基因组,可是分歧类型的细胞可以或许具有分歧的功能,这是由于基因可以或许以分歧的程度表达---换句话说,这些基因可以或许开启或封闭。好比,当一个干细胞分化为神经元时,细胞核内会发生一系列勾当来上和谐下调基因表达程度。若是这个干细胞分化为肌肉细胞或者它作出自我摧毁的决定,那么这些基因表达程度是分歧的。

  除了基因组之外,细胞核还含有被称为核小体(nuclear body)的布局。这些核小体就像细胞核中的微型工场,含有高浓度的细胞机械,这些细胞机械都可以或许完成雷同的使命,好比开启特定的一组基因或者对RNA分子进行修复来发生细胞中的卵白。这些细胞机械需要可以或许高效地寻找哺乳动物中的六英尺长的DNA(大约总共含有2万个基因),以便切确地找到并节制它的靶标。这是有可能的,这是由于将DNA拆卸为三维布局,这使得某些基因较多或较少地遭到拜候。

  在这项新的研究中,Guttman和他的团队描述了一种方式,用于在三维程度上绘制出DNA在细胞核空间内部的拆卸体例,以及分歧的染色体区域相互之间和与核小体之间若何彼此感化。这种被称为SPRITE(Split-Pool Recognition of Interactions by Tag Extension)的手艺答应研究人员可以或许研究细胞核内的分子簇(或“复合体”),以便察看哪些分子相互间彼此感化以及它们位于何处。

  在这种手艺中,细胞核中的每个复合体被标识表记标帜上分歧的分子条形码,并且单个复合体内的所有分子都被标识表记标帜上不异的条形码。随后,让这些复合体拆解并阐发它们含有的分子。以这种体例,这些研究人员就可以或许确定两个或更多分子能否发生彼此感化,这取决于它们能否具有不异的条形码。

  Guttman团队操纵SPRITE发觉分歧染色体上的基因在特定的核小体四周堆积在一路。具体来说,分歧染色体上的没有活性的基因---即那些被封闭的基因---在一种特定的被称作核仁(nucleolus)的核小体四周堆积在一路,此中核仁包含位于DNA概况上的让基因连结在封闭形态的抑止卵白。相反,有活性的基因在另一种被称为核小点(nuclear speckle)的核小体四周堆积在一路,此中核小点含有有助于开启基因并将它们表达为卵白的分子。

  Quinodoz说,“通过SPRITE,我们可以或许察看到上千个分子---DNA和RNA---在单个细胞的细胞核四周的多个核心(hub)堆积在一路。在此之前,研究人员已猜测每条染色体都是独立具有的,在细胞核中占领着它本人的范畴。可是现在我们察看到分歧染色体上的多个基因在这些核小体四周堆积在一路。我们认为这些核心可能有助于细胞让连结开启或封闭形态的DNA划一地在细胞核的分歧部门进行拆卸,从而答应细胞机械容易地接近细胞核内的特定基因。”

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