研究顯示細胞可將基因組折疊成各種不同的形態

研究顯示細胞可將基因組折疊成各種不同的形態

    同樣的紙能折成各種各樣的東(dong) 西，比如起重機、昆蟲等等。人類機體(ti) 也麵臨(lin) 著類似的問題，每個(ge) 細胞的基因組都是一樣的，但細胞需要執行不同的功能，比如免疫細胞負責抵禦感染、視錐細胞感知光線、心肌細胞得不停的搏動。用詳細的圖譜展示了2米長的人類基因組在細胞核內(nei) 的全部折疊方式。研究顯示，細胞可以將基因組折疊成各種不同的形態，進而調節自己的功能。

    這項研究的主要成果是列出了整個(ge) 人類基因組上形成的環（loop）。為(wei) 了理解基因調控，幾十年來人們(men) 一直在研究基因附近的區域。然而，基因組折疊之後離基因很遠的序列也能與(yu) 之發生接觸。基因組成環曾一度是現代生物學的一大盲點。研究人員發現，人類基因組DNA差不多可以形成一萬(wan) 個(ge) 環，這個(ge) 數字小得有些出人意料。人們(men) 之前估計基因組含有上百萬(wan) 的環。研究指出，盡管數量少但DNA環在幾乎所有細胞過程中起到了基礎性的作用。這是因為(wei) 許多環的一端都有基因，成環的時候基因就會(hui) 啟動。

    這些環一段連接基因，另一段連著隱藏在垃圾DNA區域裏的遺傳(chuan) 學開關(guan) 。“我們(men) 的基因組成環圖譜揭示了數千個(ge) 隱藏著的開關(guan) ，”研究人員說。“對於(yu) 那些引起癌症和其他疾病的基因來說，了解這些開關(guan) 是至關(guan) 重要的。”

    研究團隊闡明了與(yu) 成環位置和成環機製有關(guan) 的一係列規則。“如果DNA是根鞋帶，你想在哪裏成環都可以。但在細胞中，成環是受到高度約束的，”研究人員說。“我們(men) 看到的環基本上跨度都少於(yu) 兩(liang) 百萬(wan) bp，它們(men) 很少重疊，而且幾乎總是與(yu) CTCF有關(guan) 。” 已知蛋白 CTCF參與(yu) 了染色質3D結構的調控。“zui令我們(men) 驚訝的是，CTCF蛋白形成DNA環有著*的機製，”研究表明，哺乳動物不僅(jin) 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，不論多複雜的設計都能通過兩(liang) 種基本的折疊來完成，mountain fold和valley fold。基因組中的環也起到了類似的作用。“環是細胞的基礎工具，細胞核中DNA環的形成和解體(ti) 允許不同細胞建立各種各樣的3D折疊，並由此實現非常多樣化的功能，”研究人員說。