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研究人員使用尖端技術(shù)來讀取染色體的黑暗心臟

2019-05-16 09:37:03 ? 來源：

盡管已對(duì)數(shù)千種植物和動(dòng)物物種的基因組進(jìn)行了測(cè)序，但對(duì)于大多數(shù)這些基因組而言，很大一部分缺失 - 高度重復(fù)的DNA。在這些神秘的基因組區(qū)室中，有著絲粒必需的染色體區(qū)域，當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，細(xì)胞可以準(zhǔn)確地通過染色體。

5月14日由康涅狄格大學(xué)Mellone實(shí)驗(yàn)室和羅徹斯特大學(xué)Larracuente實(shí)驗(yàn)室在開放獲取期刊PLOS Biology上發(fā)表的一項(xiàng)新研究將先進(jìn)的測(cè)序技術(shù)與分子和高分辨率顯微鏡方法相結(jié)合，以發(fā)現(xiàn)序列果蠅Drosophila melanogaster中的所有著絲粒，這是一種廣泛用于生物醫(yī)學(xué)研究的強(qiáng)大模式生物。

在顯微鏡下已經(jīng)可以看到著絲粒超過一個(gè)世紀(jì)，但由于難以通過傳統(tǒng)的測(cè)序技術(shù)獲得高度重復(fù)的DNA，因此很少知道它們?cè)贒NA水平上的組織。為了對(duì)基因組進(jìn)行測(cè)序，研究人員將DNA分解為“可讀”單元，然后將這些單元組裝回代表基因組的連續(xù)序列，計(jì)算過程類似于組裝拼圖。雖然這個(gè)過程適用于基因內(nèi)部和周圍的獨(dú)特DNA序列，但在基因組的重復(fù)區(qū)域中，所有的拼圖塊看起來都相同，因此很難弄清楚它們?nèi)绾谓M合在一起。

為了解決這個(gè)問題，作者將這種傳統(tǒng)的“拼圖”方法與一系列其他方法結(jié)合起來：對(duì)較長(zhǎng)的DNA片段進(jìn)行測(cè)序，純化著絲粒特異性組蛋白的著絲粒片段，并對(duì)高染色質(zhì)纖維進(jìn)行成像。分辨率顯微鏡。使用這些方法，作者能夠生成完整而完整的蒼蠅著絲粒圖片，發(fā)現(xiàn)埋藏在高度重復(fù)序列的海洋中，有更多復(fù)雜DNA序列的“島嶼”可能是著絲粒的關(guān)鍵所在。功能，忠實(shí)地隔離染色體。

他們的研究結(jié)果表明，這些自私的DNA元素可能在多種物種的著絲粒功能中起作用，因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄因子與真菌，植物，哺乳動(dòng)物......以及現(xiàn)在的果蠅中的著絲粒有關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)，著絲粒含有令人驚訝的大量轉(zhuǎn)座因子 - 在整個(gè)基因組中跳躍并自私增殖的序列。“令人興奮的是，著絲粒島富含一種稱為逆轉(zhuǎn)錄元素的轉(zhuǎn)座因子，我們通常認(rèn)為它們是基因組寄生蟲，”該研究的共同主要作者Amanda Larracuente教授說。在所有著絲粒中都發(fā)現(xiàn)了一種特殊的復(fù)古元素，稱為G2 / Jockey-3，不僅存在于這種果蠅中，而且還存在于一種密切相關(guān)的果蠅(Drosophila simulans)中。

有了著絲粒序列，我們準(zhǔn)備利用強(qiáng)大的果蠅遺傳工具包來理解這些序列在著絲粒功能和進(jìn)化中的作用。“

Barbara Mellone教授，該研究的共同主要作者

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