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染色体结构的3-D组织影响植物基因表达

2019-01-07 09:26:14 • 来源：

基因所在的染色体的三维排列可以深刻地影响基因活性。这些结构效应仍然知之甚少，但KAUST的植物科学助理教授Moussa Benhamed及其同事在探索植物细胞中染色体的组织方面取得了重要进展。给定基因组内数十亿个DNA碱基通常以缠绕在组蛋白周围的压实形式维持，形成称为染色质的材料。染色质不仅包装染色体DNA，而且它也是一个高度动态的系统，通常重组作为控制基因活动的手段。“许多研究表明，染色质分层组织的变化与对生物过程重要的特定基因表达模式之间存在相关性，例如对环境因素，细胞特性和发育的反应，”Benhamed说。

显微镜研究几十年前证明了植物染色质的动态性质，但最近才出现了能够详细绘制这些重排的工具。例如，一系列染色体构象捕获技术(也称为3C)使用化学试剂将相邻的染色质片段彼此物理地连接起来。然后可以纯化和分析这些染色质串以鉴定位于单个染色体的不同区域或甚至完全不同的染色体上的DNA序列之间的可能相互作用。

这种类型的分析可以提供对染色质重排的见解，使基因与控制其活性的远程调控序列接触或将线性基因组织成环状结构，从而促进多轮表达的快速启动。

目前的数据已经表明，植物基因组缺乏某些组织元素，这些元素几乎是每个动物基因组的一致特征，但Benhamed警告不要过度解释这一发现。“现在谈论来自不同门的细胞之间的完全差异还为时尚早，”他说。

在他看来，该领域最令人兴奋的工作将来自3C或类似技术的数据与监测其他基因调控过程的方法相结合，甚至检查染色体组织的变化如何与基因组序列的变化相关联。“一些研究已经描述了某些突变对基因组拓扑结构的影响以及它们如何与疾病相关 - 在人类或某些其他表型的情况下，”Benhamed说。

在未来，Benhamed指出他希望看到该领域超越标准模式生物，以便研究人员开始了解基因组织如何随着时间的推移通过进化形成。“对我们来说，这是最重要的问题之一，”他说。

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