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研究描述了基因组的三维结构如何在细胞周期中发生变化

Wistar研究所的研究人员发现了基因组三维组织的新方面,特别是在细胞周期的不同阶段如何及时压缩和解压缩遗传物质。该研究发表在Nature Structural&Molecular Biology上。

研究描述了基因组的三维结构如何在细胞周期中发生变化

“我们刚刚开始意识到我们的基因组在我们的细胞中空间组织的方式对其功能产生了深远的影响,”研究的主要作者Ken-ichi Noma博士说,他是Gene Expression的副教授。 Wistar的监管计划。“解读染色质的三维结构对于理解转录,DNA复制和修复等关键功能至关重要。”

我们每个细胞内的遗传信息都由几英尺长的DNA分子编码。如此大量的遗传物质通过将其折叠成高度有组织的DNA和蛋白质复合物(称为染色质)而被填充到微观空间中。尽管染色质已经明显压实,但在进入有丝分裂时需要进一步浓缩,这是将每个细胞分成两个相同细胞的过程,以便忠实地分离遗传物质。就像我们搬入新房子时将家用物品收拾成较小的盒子一样,以压缩染色体的形式移动和分割DNA更容易。这个过程已经知道了几十年,但是控制染色质凝聚和解凝的基本分子机制仍然很难确定。

Noma实验室已广泛研究了使用裂殖酵母作为模式生物的基因组组织机制,因为它与人类细胞具有一些重要特征,同时具有更小的基因组。

Noma及其同事之前已经描述了两种称为缩合蛋白和cohesin的蛋白质复合物是如何通过建立接触来介导形成功能基因组的结构,称为拓扑结构域,这些接触使得远离DNA的区域更加靠近。具体而言,cohesin介导局部接触,形成小的拓扑染色质结构域,而缩合蛋白驱动更远程接触,组织更大的结构域。

在新的研究中,实验室应用类似的基因组方法,在整个细胞周期的不同阶段染色质接触的形成和衰变之后,随着时间推移解剖染色质在拓扑结构域中的缩合和解缩。他们发现凝聚素介导的较大结构域在有丝分裂期间形成,而由cohesin介导的较小的局部结构域在整个循环中保持稳定。

“与现场普遍认为的相反,我们发现染色质结构域的缩合和解凝反应非常缓慢地发生,并且细胞在越来越少的浓缩染色质状态之间平稳地振荡,”该研究的第一作者Hideiz Tanizawa博士说。 .D。,Noma实验室的助理科学家。

基因组三维结构的改变与遗传疾病和癌症有关,这是基本细胞过程如何与疾病相关的有力例证。“该领域仍处于早期发现阶段,但我们的研究为基因生物学过程增添了新的见解,可能有助于未来新治疗策略的发展,”Noma补充道。

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