Genome Research揭示染色質(zhì)的組織形式
日期:2015-11-30 08:59:52
人類基因組DNA有差不多兩米長(zhǎng),只有經(jīng)過(guò)緊密包裝才能塞進(jìn)微小的細(xì)胞核。眾所周知,DNA纏繞在組蛋白上形成碟狀的核小體結(jié)構(gòu),進(jìn)而包裝成為染色質(zhì)。染色質(zhì)折疊允許一些DNA片段彼此靠近并互作,這樣的區(qū)域被稱為拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域TAD。而TAD之間的區(qū)域(inter-TAD)互作水平比較低。
莫斯科國(guó)立大學(xué)的Sergey Razin領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)在Genome Research雜志上發(fā)表文章,揭示了染色質(zhì)自組裝成TAD和inter-TAD的分子機(jī)制。
“此前有不少研究顯示,哺乳動(dòng)物和果蠅基因組形成了緊湊的拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域TAD,它們被一些邊界區(qū)域隔開(kāi),”Razin說(shuō)。“不過(guò),我們對(duì)這些邊界區(qū)域還知之甚少。”大多數(shù)研究者認(rèn)為,TAD邊界取決于特定的基因組元件——隔離蛋白(insulator)。但Razin等人發(fā)現(xiàn),果蠅TAD邊界與絕緣蛋白的關(guān)系并不密切。實(shí)際上,這些邊界區(qū)域擁有活性染色質(zhì)和看家基因(所有細(xì)胞都表達(dá)的基因),活性染色質(zhì)標(biāo)簽?zāi)軌蚋玫念A(yù)測(cè)TAD邊界。
研究人員指出,TAD也是調(diào)控結(jié)構(gòu)域,增強(qiáng)子(增加基因表達(dá)的小片段DNA)可以由此激活一系列組織特異性基因。如果染色質(zhì)重排影響了TAD的組織形式,那么許多基因的表達(dá)水平都會(huì)發(fā)生改變,甚至引發(fā)多種人類疾病。
制藥公司正在積極參與“表觀遺傳學(xué)藥物”的開(kāi)發(fā),但這些工作目前的隨機(jī)性很大,主要是分析各種化合物對(duì)表觀遺傳學(xué)機(jī)制的影響。要想更有目的性的尋找表觀遺傳學(xué)藥物,我們就必須理解控制基因轉(zhuǎn)錄的表觀遺傳學(xué)機(jī)制。可以明確的是,表觀遺傳學(xué)體系影響了染色質(zhì)的DNA包裝。揭示染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)背后的分子機(jī)制,將幫助人們更好的理解和操縱表觀遺傳學(xué)體系。
這項(xiàng)研究表明,TAD是缺少活性染色質(zhì)標(biāo)簽的凝聚結(jié)構(gòu)域,由活性染色質(zhì)區(qū)域分隔。研究人員在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上提出了染色質(zhì)自我組織的分子機(jī)制,希望幫助人們開(kāi)發(fā)更科學(xué)的疾病治療策略。