蛋白質(zhì)因子將基因組以弓形為基礎進行基因表達
蛋白質(zhì)因子負責在三維(3D)中組織細胞核內(nèi)的染色體,形成像禮物弓的形狀,當基因組織正確表達時,蛋白質(zhì)聚集為中心“結”,保持帶狀DNA環(huán),或存在某些突變時糾結的混亂。這些研究結果發(fā)表在Cell上,是由杰克遜實驗室教授,F(xiàn)lorine Deschenes Roux主席和基因組科學主任Yijun Ruan博士領導的國際合作者團隊的研究成果,研究核心中的3D 基因組結構及其關系基因調(diào)控和疾病。
“這篇論文的意義在于我們先進的三維基因組圖譜策略,”阮評論“,這使我們首次揭示了由CTCF和cohesin介導的人類基因組的高階和詳細拓撲結構,以及與RNA聚合酶II進行基因轉錄調(diào)控的關系。該出版物也及時為NIH最近發(fā)起的4D Nucleome計劃增添了新的興趣。“
利用先進的三維基因組圖譜技術,三維基因組模擬和超分辨率顯微鏡,研究人員確定了由染色質(zhì)蛋白(CTCF和cohesin)介導的拓撲框架,其中基因在染色體水平上進行組織和轉錄。他們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)結合的結位于染色體軸上,DNA環(huán)從轉錄無活性的染色體核心延伸出來。這是對積極閱讀的基因與非基因閱讀之間障礙的首次觀察。
他們還確定CTCF / cohesin介導的基因組組織不是隨機的。例如,通常在蛋白結合的結附近發(fā)現(xiàn)'管家基因'(通常在所有細胞類型中表達的必需基因),而細胞特異性基因更常見于延伸的DNA環(huán)中。從機制上講,取決于細胞的特定需要,轉錄蛋白選擇性地在靠近蛋白質(zhì)結的那些環(huán)上吸引某些基因用于細胞特異性表達。
此外,他們發(fā)現(xiàn)了基因突變與其相關疾病之間潛在的機制聯(lián)系。與歐洲血統(tǒng)的人群中的哮喘和自身免疫疾病相關的單核苷酸突變破壞了CTCF-DNA結合,DNA循環(huán)的拓撲結構以及隨后的周圍基因轉錄,導致雜亂的DNA混亂,而不是整齊的弓。因此,蛋白質(zhì)-DNA結合數(shù)據(jù)可用于確定人類基因組中哪些特定核苷酸變化,通過改變基因組拓撲結構,負責驅(qū)動疾病。
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