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蛋白质因子将基因组以弓形为基础进行基因表达

蛋白质因子负责在三维(3D)中组织细胞核内的染色体,形成像礼物弓的形状,当基因组织正确表达时,蛋白质聚集为中心“结”,保持带状DNA环,或存在某些突变时纠结的混乱。这些研究结果发表在Cell上,是由杰克逊实验室教授,Florine Deschenes Roux主席和基因组科学主任Yijun Ruan博士领导的国际合作者团队的研究成果,研究核心中的3D 基因组结构及其关系基因调控和疾病。

蛋白质因子将基因组以弓形为基础进行基因表达

“这篇论文的意义在于我们先进的三维基因组图谱策略,”阮评论“,这使我们首次揭示了由CTCF和cohesin介导的人类基因组的高阶和详细拓扑结构,以及与RNA聚合酶II进行基因转录调控的关系。该出版物也及时为NIH最近发起的4D Nucleome计划增添了新的兴趣。“

利用先进的三维基因组图谱技术,三维基因组模拟和超分辨率显微镜,研究人员确定了由染色质蛋白(CTCF和cohesin)介导的拓扑框架,其中基因在染色体水平上进行组织和转录。他们发现蛋白质结合的结位于染色体轴上,DNA环从转录无活性的染色体核心延伸出来。这是对积极阅读的基因与非基因阅读之间障碍的首次观察。

他们还确定CTCF / cohesin介导的基因组组织不是随机的。例如,通常在蛋白结合的结附近发现'管家基因'(通常在所有细胞类型中表达的必需基因),而细胞特异性基因更常见于延伸的DNA环中。从机制上讲,取决于细胞的特定需要,转录蛋白选择性地在靠近蛋白质结的那些环上吸引某些基因用于细胞特异性表达。

此外,他们发现了基因突变与其相关疾病之间潜在的机制联系。与欧洲血统的人群中的哮喘和自身免疫疾病相关的单核苷酸突变破坏了CTCF-DNA结合,DNA循环的拓扑结构以及随后的周围基因转录,导致杂乱的DNA混乱,而不是整齐的弓。因此,蛋白质-DNA结合数据可用于确定人类基因组中哪些特定核苷酸变化,通过改变基因组拓扑结构,负责驱动疾病。

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