研究人员将人类基因组在4-D中映射

导读跨越贝勒医学院,莱斯大学,斯坦福大学和麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所的多机构团队创建了第一个基因组折叠的高分辨率4-D图,跟踪整个...

跨越贝勒医学院,莱斯大学,斯坦福大学和麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所的多机构团队创建了第一个基因组折叠的高分辨率4-D图,跟踪整个人类基因组随着时间的推移折叠。这份可能导致了解遗传性疾病的新方法的报告出现在Cell的封面上。

建立联系延时视图揭示了将DNA元素结合在一起的新机制。几十年来,研究人员一直怀疑,当人体细胞对刺激作出反应时,基因组中相距很远的DNA元素会迅速找到彼此,沿染色体形成环。通过在空间中重新排列这些DNA元件,细胞能够改变哪些基因是活跃的。

2014年,同一个科学家团队表示可以绘制这些循环图。但是第一张地图是静态的,没有观察循环变化的能力。尚不清楚在核的拥挤空间中,DNA元素是否能够足够快地找到彼此以控制细胞反应。

“以前,我们可以制作基因组在特定状态下如何折叠的地图,但静态图片的问题在于,如果没有任何变化,就很难弄清楚事情是如何运作的,”第一作者Suhas Rao说。这项新研究。“我们目前的做法更像是制作电影;我们可以看到褶皱消失并再次出现。“

循环与群组但并非一切都像研究人员预期的那样发生在某些情况下,循环与研究人员的预期完全相反。

“当我们看到整个基因组中的数千个环变得越来越弱时,我们注意到了一个有趣的模式,”艾登说,他也是麦克奈尔学者,赫兹研究员和赖斯大学理论生物物理中心的高级研究员。“有一些奇怪的循环实际上变得越来越强大。然后,当我们把cohesin放回去时,大多数循环完全恢复 - 但是这些奇怪的循环再次反过来 - 它们消失了!“

通过仔细检查地图如何随时间变化,团队意识到挤压并不是将DNA元素结合在一起的唯一机制。第二种机制称为区室化,不涉及cohesin。

“我们观察到的第二种机制与挤压完全不同,”Rao解释道。“挤压往往会将DNA元素一次带入两个,并且只有当它们位于同一条染色体上时。这种其他机制可以将大组元素彼此连接起来,即使它们位于不同的染色体上。它看起来和挤压一样快。“

广泛研究所所长Eric Lander是一位研究合着者,他说:“我们开始理解DNA元素在细胞核中聚集的规则。现在我们可以随着时间的推移跟踪元素,基础机制开始变得更加清晰。“

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