基因組的三維圖譜

細(xì)胞面臨著一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。他們必須將幾米長(zhǎng)的遺傳物質(zhì)線整齊地裝入直徑僅為五微米的細(xì)胞核中。這種折紙創(chuàng)造了基因及其開關(guān)之間的空間相互作用，這可以影響人類的健康和疾病?，F(xiàn)在，一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種強(qiáng)大的新技術(shù)，可以“繪制”整個(gè)基因組的三維地理。他們的論文發(fā)表在《自然》雜志上。

基因被激活以產(chǎn)生 RNA 和蛋白質(zhì)，然后當(dāng)不再需要這些分子時(shí)再次關(guān)閉?；蚣捌溟_關(guān)都是 DNA 序列，它們?cè)诰€性基因組上可能相距很遠(yuǎn)。這對(duì)細(xì)胞提出了挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些區(qū)域通常必須接觸才能激活基因。

它還給試圖理解生物學(xué)核心問(wèn)題之一的科學(xué)家?guī)?lái)了一個(gè)問(wèn)題：細(xì)胞如何決定哪些基因應(yīng)該被激活以及何時(shí)激活?答案部分取決于每個(gè)基因與其控制序列的匹配。但 DNA 鏈太細(xì)，無(wú)法在顯微鏡下追蹤，即使有可能，細(xì)胞核中也有大量 DNA 需要應(yīng)對(duì)。想象一下，檢查一團(tuán)地球大小的紗線，希望觀察單根紗線之間的接觸情況。

一種稱為基因組架構(gòu)圖譜(GAM)的新技術(shù)現(xiàn)在可以幫助識(shí)別這些聯(lián)系。它涉及快速冷凍組織或細(xì)胞，然后切割單個(gè)細(xì)胞核的薄片。然后對(duì)每個(gè)細(xì)胞核切片內(nèi)的微量 DNA 進(jìn)行測(cè)序，研究小組部署了一個(gè)名為 SLICE 的數(shù)學(xué)模型來(lái)識(shí)別鏈之間相互作用增加的“熱點(diǎn)”。該模型著眼于切片中不同基因組區(qū)域出現(xiàn)的頻率，以推斷有關(guān)基因和激活它們的稱為增強(qiáng)子的區(qū)域的相對(duì)位置的信息。

“可以打個(gè)比方;如果你想了解學(xué)童如何互動(dòng)，你可以偶爾拍攝他們坐在食堂或一起出現(xiàn)在操場(chǎng)上的照片”，聯(lián)合主要作者 Ana Pombo 解釋道，她在工作時(shí)開始了該項(xiàng)目在 MRC 倫敦醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所 (LMS) 工作，現(xiàn)在在柏林醫(yī)學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)研究所、亥姆霍茲協(xié)會(huì)馬克斯德爾布呂克分子醫(yī)學(xué)中心 (MDC) 和柏林健康研究所 (BIH) 工作。 “如果你在一個(gè)月內(nèi)多次這樣做，你就會(huì)開始看到那些經(jīng)常坐在一起或一起玩耍的人的模式。這些隨機(jī)快照可能會(huì)告訴你他們的社交互動(dòng)。”

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