Nature：哺乳动物基因组三维结构首次确定 复杂折叠

邓文龙

Nature：哺乳动物基因组三维结构首次确定

中文来源：科技日报/郑焕斌 2017-03-17 16:05

英国医学研究理事会网站日前报道称，英国科学家从单个细胞中确定出完整保存的哺乳动物基因组的首个 3D 结构，显示了细胞核内所有染色体中的 DNA 是如何复杂地折叠在一起的。该项研究成果发表在近日出版的《自然》杂志上。

很多人对于呈现“X”形状的染色体十分熟悉，但事实上，染色体仅在细胞分裂时呈现这种形态。英国剑桥大学和英国医学研究理事会分子生物学实验室的研究人员，利用一种图像组合和对 DNA 不同部位多达 1 万个测量结果，对实验鼠胚胎干细胞内的基因组进行了研究。

利用这种新方法，研究人员目前已能确定细胞内部各种活跃染色体的结构，以及它们之间是如何相互作用并形成完整的基因组。关于细胞内部 DNA 折叠方式的知识，能够使科学家们深入研究某些特定基因和控制其 DNA 的间隔区是如何相互作用的。染色体的结构控制基因（特定的 DNA 间隔区）在何时、以何种强度被“打开”或者“关闭”，在生物发育过程中发挥关键作用，当这种功能出现差错时将会产生疾病。

剑桥大学生化学系欧内斯特·劳厄教授 指出：“知道某特定时刻所有基因处于何处及其控制元素，将帮助理解控制和保持其表达的分子机理。未来我们将能够研究干细胞分化时这些变化是如何发生的，以及在个体干细胞发育过程中其决定是如何做出的。目前科学家对这些机理知之甚少，而对其理解则可能是认识干细胞在医药领域潜能的关键。”（生物谷Bioon）

原文出处：

Stevens， TJ et al. 3D structures of individual mammalian genomes studied by single-cell Hi-C. Nature(2017).DOI： 10.1038/nature21429.

http://news.bioon.com/article/6700123.html

邓文龙

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Nature：科学家首次创建3D可视化基因组

来源：中国生物技术网 2017-03-17 13:11

科学家们首次建立了哺乳动物单个细胞中基因组的物理模型，提供了独特的三维视角，描述DNA如何将自己“打包”到细胞中。

通过新技术，科学家能够观察到细胞染色体是如何被设计得能够使一些细胞激活，或者使一些细胞保持非活跃状态。

17-3-13日发表在《Nature》上的这项研究（目前只在小鼠细胞上进行）能够帮助我们更加理解动物如何生长，以及细胞功能异常如何导致疾病。

英国剑桥大学的Ernest Laue说：“知道所有的基因和控制元素在特定的时间存在于哪里将帮助我们理解控制和维持基因表达的分子机制。”

基因组可以被视为生命的蓝图，但是蓝图的不同部分在不同的时间被使用，细胞结构对于不同的部分如何被组织非常关键。

人类细胞中有2米长的DNA，而DNA都存在于0.005毫米细胞核中，所有DNA的“打包”过程一定都非常精确。

在该研究中，科学家们观察了小鼠的胚胎干细胞，这种细胞能够发育成任何种类的细胞。

他们利用Hi-C分析技术研究了8个细胞染色体的高解析度图像，在Hi-C技术中，基因组结果可以通过DNA的位置计算出来。

尽管该团队只捕获到细胞核中1.2%至4.1%的DNA连接，但是由于高解析度的图像，他们能够利用这些数据构造三维结构，并确认哪种基因是激活的或非激活的。

英国惠康基金会的分子科学家Tom Collins说：“用三维模式以前所未有的详细程度使基因组可视化是非常重要的一步，而这一成就也花费了多年的努力。”

Collins说，以后的研究能够观察基因组互相作用的方式，以及DNA结构如何影响特定基因的开关。如果将该技术应用于基因组异常的细胞，比如癌细胞，我们或许能够更好地理解是什么导致疾病，这样就知道如何开发出新方法来纠正了。”（生物谷 Bioon.com）