蛋白質(zhì)因子將基因組以弓形為基礎(chǔ)進行基因表達
蛋白質(zhì)因子負(fù)責(zé)在三維(3D)中組織細(xì)胞核內(nèi)的染色體,形成像禮物弓的形狀,當(dāng)基因組織正確表達時,蛋白質(zhì)聚集為中心“結(jié)”,保持帶狀DNA環(huán),或存在某些突變時糾結(jié)的混亂。這些研究結(jié)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(xué)主任Yijun Ruan博士領(lǐng)導(dǎo)的國際合作者團隊的研究成果,研究核心中的3D 基因組結(jié)構(gòu)及其關(guān)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(dǎo)的人類基因組的高階和詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以及與RNA聚合酶II進行基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)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(shù),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(dǎo)的拓?fù)淇蚣?,其中基因在染色體水平上進行組織和轉(zhuǎn)錄。他們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)合的結(jié)位于染色體軸上,DNA環(huán)從轉(zhuǎn)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(dǎo)的基因組組織不是隨機的。例如,通常在蛋白結(jié)合的結(jié)附近發(fā)現(xiàn)'管家基因'(通常在所有細(xì)胞類型中表達的必需基因),而細(xì)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(xì)胞的特定需要,轉(zhuǎn)錄蛋白選擇性地在靠近蛋白質(zhì)結(jié)的那些環(huán)上吸引某些基因用于細(xì)胞特異性表達。
此外,他們發(fā)現(xiàn)了基因突變與其相關(guān)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(guān)的單核苷酸突變破壞了CTCF-DNA結(jié)合,DNA循環(huán)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及隨后的周圍基因轉(zhuǎn)錄,導(dǎo)致雜亂的DNA混亂,而不是整齊的弓。因此,蛋白質(zhì)-DNA結(jié)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?fù)浣Y(jié)構(gòu),負(fù)責(zé)驅(qū)動疾病。
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