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。
