基因组是关于建筑的

许多严重的疾病，如疟疾或艾滋病，对医学提出了重大挑战，因为致病病原体使用相同的策略，尽管它们完全不同：通过伪装自己，它们会逃避免疫系统。Trypanosoma使用了相同的欺骗手段，它是导致致命的人类昏睡病的病原体。这些非洲寄生虫通过采采蝇的字节传递给接受者，以生活在宿主的血液中。它们的表面覆盖着蛋白质，即所谓的抗原，免疫系统实际上能够识别和靶向。但是病原体在其DNA中有数千种不同的基因可以产生这种抗原。寄生虫一次仅使用一种抗原，并且能够在它们之间切换，使得免疫系统几乎不可能将病原体置于其中。

抗原变异的研究

病原微生物和寄生虫在其表面改变分子的这种能力称为抗原变异。在他的新研究项目中，Nicolai Siegel博士研究了哪些过程在遗传水平上对此负责。欧洲研究理事会ERC最近授予他令人垂涎的150万欧元的起始补助金，该奖金颁发给“具有公认研究潜力的研究人才”。

西格尔出生于1978年，是一名生物化学家，曾在维尔茨堡大学传染病研究中心(ZINF)管理其中一个初级研究小组四年。他和他的团队正在研究由JörgVogel教授管理的分子感染生物学研究所的锥虫基因调控的表观遗传机制。

“病毒，细菌和某些寄生虫在进入生物体时都面临同样的挑战：它们必须以某种方式保护自己免受免疫系统的攻击，”Nicolai Siegel解释说。尽管它们不同，但它们已经形成了惊人相似的防御策略。抗原变异就是其中之一。根据西格尔的说法，大规模逃避免疫系统攻击的能力是与传染病作斗争的主要挑战之一。“如果我们能够设法影响这个过程，那将是一个重大突破，”科学家进一步说道。它将帮助患者更有效地对抗感染，同时促进新疫苗的开发。

系统分析基因组架构

然而，到目前为止，还没有充分研究抗原变异的基本过程。要了解使用哪种抗原以及何时使用，Nicolai Siegel希望对寄生虫的基因组结构进行测序。在这种情况下，“结构”字面上指的是细胞核中DNA链的三维折叠，其可以影响各种基因的活性。硕士论文的结果是他的方法的起点。与此同时，LauraMüller继续与RaúlCosentino一起在Nicolai Siegel小组担任博士学位。在接下来的五年中，他们的目标是进行第一次系统分析确定基因组结构对于不同抗原表达的重要性 - 使用布氏病的致病因子布氏锥虫(Trypanosoma brucei)。

Siegel专注于两种最先进的技术来实现这一目标。第一种是高通量测序，也称为新一代测序，它可以在几小时内对整个生物基因组进行测序。第二种方法是CRISPR-Cas9，这种技术使科学家能够高精度地选择性修饰基因组中的各个DNA区段。“结合这两种方法，我可以将抗原变异研究与基因组结构研究联系起来，”西格尔说。

空间布局的影响

科学家对基因组三维结构的兴趣主要是由于一个原因：“基因组的空间排列对于相互排斥的基因的调控至关重要，”他解释说。这也适用于抗原变异。虽然各个DNA片段的序列决定了产生哪种蛋白质，但DNA链的结构决定了哪些部分被读取以及何时被读取。简而言之，同时活跃的基因经常聚集在细胞核内的某个区域。其他不被阅读的区域往往位于核周边。

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