美科学家展示了细胞核内部DNA的3D图谱学术资讯

▲SPRITE构建的细胞核的三维模型：15号染色体（橙色）和18号染色体（绿色）上“非激活中心”的DNA聚集在细胞核（蓝色）的核仁（红色）周围。

每个细胞深处都隐藏着一种神奇的东西：6英尺长的DNA被封装在一个直径比人类头发宽度小50倍的空间里。组建有机体的DNA蓝图，通过折叠、扭曲、压缩的方式装进了细胞核里。DNA结构的改变与某些疾病有关，如癌症和早衰，因此了解基因组精细的三维结构至关重要，细胞核结构的测绘和精确改变可能有助于找到这些疾病的解决办法。

近日，加州理工学院Mitchell Guttman实验室展示了细胞如何以一种巧妙的方式组织巨大的基因组，以便发现和获取重要的基因。论文在6月7日在线发表于《细胞》杂志上。

虽然绝大多数的人体细胞包含相同的基因组，但不同类型的细胞具有不同的功能，这是因为基因的打开或关闭导致了基因表达水平不同。除了基因组，细胞核也包含完成类似任务的核体，它们就像包含高浓度的细胞机器微型工厂，可以打开特定的基因或修改生产蛋白质的RNA分子。这些细胞机器需要有效地搜索6英尺长的DNA，以便精确地找到并控制它的靶点。而三维结构的DNA控制了特定基因的可接近性，使这种搜索成为可能。

在这项新研究中，Guttman的团队找到一种绘制细胞核内DNA三维结构，并探究染色体的各个区域相互作用的方法，这项技术被称为SPRITE（通过标签扩展识别相互作用的组分），研究人员利用它可以检查细胞核内的分子复合体，确定相互作用的分子以及它们的位置。在这项技术中，细胞核中的每一个复合体都有不同的分子条码，同一个复合物中的分子具有相同的条码，然后，研究人员可以打开复合物并分析这些分子，通过相同的条码，确定两个或更多的分子是否相互作用。

研究小组利用SPRITE发现不同染色体的基因聚集在特定的核体周围。非激活的基因穿过不同染色体聚集在核仁（包含保持基因关闭的抑制性蛋白）周围；而激活的基因聚集在核散斑（包含帮助基因开启并转化成蛋白质的分子）周围。

第一作者Sofia Quinodoz说：“有了SPRITE，我们能够看到成千上万的分子——DNA和RNA——聚集在细胞核周围的各种‘枢纽’中。此前，研究人员认为每条染色体都是独立的，在细胞核中占据着自己的“领地”，但现在我们看到不同染色体上的多个基因聚集在这些细胞机器的周围。我们认为，这些‘枢纽’也许可以帮助细胞将开放或关闭状态的DNA整齐地排列在细胞核的不同位置，从而允许细胞器可以轻易地获取细胞核内的特定基因。”

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编译：花花审稿：西莫编辑：程建兰

来源：

https://scitechdaily.com/biologists-create-3d-maps-of-dna-within-the-innermost-parts-of-a-cell/