研究顯示細(xì)胞可將基因組折疊成各種不同的形態(tài)

    同樣的紙能折成各種各樣的東西，比如起重機、昆蟲等等。人類機體也面臨著類似的問題，每個細(xì)胞的基因組都是一樣的，但細(xì)胞需要執(zhí)行不同的功能，比如免疫細(xì)胞負(fù)責(zé)抵御感染、視錐細(xì)胞感知光線、心肌細(xì)胞得不停的搏動。用詳細(xì)的圖譜展示了2米長的人類基因組在細(xì)胞核內(nèi)的全部折疊方式。研究顯示，細(xì)胞可以將基因組折疊成各種不同的形態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)自己的功能。

    這項研究的主要成果是列出了整個人類基因組上形成的環(huán)（loop）。為了理解基因調(diào)控，幾十年來人們一直在研究基因附近的區(qū)域。然而，基因組折疊之后離基因很遠(yuǎn)的序列也能與之發(fā)生接觸。基因組成環(huán)曾一度是現(xiàn)代生物學(xué)的一大盲點。研究人員發(fā)現(xiàn)，人類基因組DNA差不多可以形成一萬個環(huán)，這個數(shù)字小得有些出人意料。人們之前估計基因組含有上百萬的環(huán)。研究指出，盡管數(shù)量少但DNA環(huán)在幾乎所有細(xì)胞過程中起到了基礎(chǔ)性的作用。這是因為許多環(huán)的一端都有基因，成環(huán)的時候基因就會啟動。

    這些環(huán)一段連接基因，另一段連著隱藏在垃圾DNA區(qū)域里的遺傳學(xué)開關(guān)。“我們的基因組成環(huán)圖譜揭示了數(shù)千個隱藏著的開關(guān)，"研究人員說。“對于那些引起癌癥和其他疾病的基因來說，了解這些開關(guān)是至關(guān)重要的。"

    研究團隊闡明了與成環(huán)位置和成環(huán)機制有關(guān)的一系列規(guī)則。“如果DNA是根鞋帶，你想在哪里成環(huán)都可以。但在細(xì)胞中，成環(huán)是受到高度約束的，"研究人員說。“我們看到的環(huán)基本上跨度都少于兩百萬bp，它們很少重疊，而且?guī)缀蹩偸桥cCTCF有關(guān)。" 已知蛋白 CTCF參與了染色質(zhì)3D結(jié)構(gòu)的調(diào)控。“zui令我們驚訝的是，CTCF蛋白形成DNA環(huán)有著*的機制，"研究表明，哺乳動物不僅共享著相似的一維基因組序列，也具有類似的三維基因組折疊模式。在折紙中，不論多復(fù)雜的設(shè)計都能通過兩種基本的折疊來完成，mountain fold和valley fold。基因組中的環(huán)也起到了類似的作用。“環(huán)是細(xì)胞的基礎(chǔ)工具，細(xì)胞核中DNA環(huán)的形成和解體允許不同細(xì)胞建立各種各樣的3D折疊，并由此實現(xiàn)非常多樣化的功能，"研究人員說。