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基因組三維結(jié)構(gòu)組裝機制獲揭示

閱讀:305發(fā)布時間:2015-9-9

基因組三維結(jié)構(gòu)組裝機制獲揭示

上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院比較生物醫(yī)學(xué)研究中心吳強團隊闡明了從一維基因組線性DNA元件“組裝"成三維基因組立體拓撲結(jié)構(gòu)的自然規(guī)律及其調(diào)控基因表達模式的分子機制。相關(guān)成果日前發(fā)表于《細胞》雜志。

DNA在細胞核中被有規(guī)律地“組織"起來形成立體的三維結(jié)構(gòu),這種組織結(jié)構(gòu)提供了基因表達調(diào)控及細胞發(fā)育與分化的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。但這種復(fù)雜卻很有規(guī)律的三維結(jié)構(gòu)是如何被建立起來的呢?

吳強課題組發(fā)現(xiàn),一種被稱為CTCF的絕緣子結(jié)合蛋白識別其靶向DNA序列是具有方向性的。這種蛋白質(zhì)識別DNA的方向性決定了染色質(zhì)環(huán)化的方向性,從而形成染色質(zhì)拓撲結(jié)構(gòu)域,進而“輔助"一維線性的DNA元件“自組裝"成立體的三維基因組,并調(diào)控基因表達。

研究人員利用前期開發(fā)的一種DNA片段遺傳編輯技術(shù),通過原位反轉(zhuǎn)CTCF位點,發(fā)現(xiàn)在原鈣粘蛋白基因簇中,CTCF蛋白識別其靶向DNA元件具有方向性。這種蛋白質(zhì)識別DNA調(diào)控元件的方向性,決定了染色質(zhì)拓撲結(jié)構(gòu)域的建立和增強子與基因啟動子的特異性相互作用,并影響基因的時空表達模式。他們還利用計算生物學(xué)方法發(fā)現(xiàn),這個一維基因組線性DNA序列決定三維基因組拓撲結(jié)構(gòu)的自然規(guī)律在整個人類基因組中具有普適性。

相關(guān)專家認為,基因組三維結(jié)構(gòu)組裝機制的發(fā)現(xiàn)是一項重要工作,是認識三維基因組結(jié)構(gòu)的*步。


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