Nature：3D图像首次揭示细胞中DNA的折叠特征
2017-03-21 生物谷 生物谷
在最近一项研究中，科学家们首次通过模拟哺乳动物单个细胞基因组的物理结构，给我们展示了关于DNA在细胞中包装的独特视角。通过这项新的技术，科学家们能够理解细胞中染色体的组合方式，以及决定细胞活化或者不活化的分子基础。目前该技术仅仅在小鼠的细胞上进行了试验，不过它能够清楚地帮助我们理解动物生长发育的
（图片摘自www.sciencealert.com）
在最近一项研究中，科学家们首次通过模拟哺乳动物单个细胞基因组的物理结构，给我们展示了关于DNA在细胞中包装的独特视角。
通过这项新的技术，科学家们能够理解细胞中染色体的组合方式，以及决定细胞活化或者不活化的分子基础。
目前该技术仅仅在小鼠的细胞上进行了试验，不过它能够清楚地帮助我们理解动物生长发育的机制以及细胞的功能紊乱是如何导致疾病的发生的。
"通过对基因以及控制元件的时空坐标进行全面地了解，能够帮助我们理解基因表达的调控以及维持其活性的分子机制"，研究者们之一，来自英国剑桥大学的Ernest Laue说道。
基因组可以被认为是我们身体的蓝图，但蓝图的不同部分被使用的时机也大不相同。
人类细胞中储存的DNA长达两米，而其能够被包裹于直径仅为0.005微米的细胞核中。因此，DNA的包裹机制应该十分地精确。
在这项研究中，科学家们观察了小鼠的胚胎干细胞中的DNA的折叠组装的情况。通过一种叫做HI-C的方法，即通过对DNA进行定位从而计算得到基因组结构，科学家们得到了八个细胞基因组的高清图像。
虽然研究者们仅仅捕捉到了整个基因组中DNA连接的1.2%-4.1%，但由于高清图像的存在，他们能够获取基因组的3D结构，从而对每个基因是否处于活化状态进行判断。
"对基因组进行如此高分辨率的3D展示是此前从未出现过的"，英国分子生物学家Tom Collins说道。他认为在未来的研究中应当囊括基因组之间相互作用的机制，以及DNA的结构对其表达活性的影响。"如果我们将这一技术应用到基因簇存在缺陷的细胞，例如癌细胞中，那么我们有可能找到疾病发生的根本原因以及治疗方法"。
相关结果发表在《nature》杂志上。
原始出处：Stevens, T.J., et al., 3D structures of individual mammalian genomes studied by single-cell Hi-C. Nature, 2017. advance online publication.
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