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国家生物信息中心展现染色质高级结构在细胞核内定位的调控机制

染色质在细胞核内的三维空间漫衍对基因表达调控、DNA复制和DNA损伤修复等生命基本活动至关主要。然而 ,古板的Hi-C手艺仅能丈量染色质片断间的相互作用频率 ,无法直接提供染色质形成的高级结构在细胞核内的物理定位信息 ,限制了我们对染色质空间组织形式以及调控机制的深入明确。

8月29日 ,国家生物信息中心盘算生物学部徐晨欢团队在Science Advances 期刊揭晓了题为“Architectural transcription factors collectively shape nuclear radial positioning of chromatin contacts”的研究论文。该研究开发了新型染色质构象捕获手艺Radial-C ,实现了对染色质相互作用沿细胞核径向轴(从核边沿到核中心)的精准定位 ,并展现了差别转录因子可以“整体”调控染色质的径向漫衍。

研究团队使用微球菌核酸酶(MNase)在细胞核内的一连扩散特征 ,通过准确控制酶的扩散与消化时间(1、5、20分钟) ,构建了笼罩核边沿到核中心的染色质互作图谱。连系染色质互作频率 ,团队进一步构建了“径向得分”系统 ,将染色质高级结构定位到细胞核的径向轴上。研究发明 ,染色质高级结构沿细胞核径向轴泛起多样性:核外围区域富集默然的异染色质结构 ,而核内部区域则富含活跃的染色质 ,如染色质环和核斑结构等。别的 ,研究还发明染色质环的挤压偏向与其内部区域的径向定位保存关联。

染色体间相互作用(trans contacts)由于泉源重大 ,通常是Hi-C研究的“禁区” ,生物学功效鲜有报道。研究团队依附“径向得分” ,乐成筛选出由径向上相互相近的染色质形成的染色体间相互作用 ,发明它们与染色体内相互作用(cis contacts)体现脱险些一致的活跃染色质/异染色质的区室化特征(A/B compartments) ,证实A/B区室疏散是染色质的内在守旧属性 ,与互作工具无关。

研究团队还通过急性滋扰多种转录因子在染色质上的连系 ,发明染色质相互作用的削弱通常陪同着两个互作位点沿径向轴的疏散。这体现染色质相互作用不但仅是两个互作位点在细胞核内相互相近的效果 ,其自己也能作为作用力加入调控染色质在细胞核内的空间定位。

综上 ,本研究绘制了一套锚定细胞核物理坐标的染色质互作图谱 ,展现了多个转录因子配合塑造染色质空间构象的调控机制 ,为明确发育、疾病中基因组结构的转变提供了新的研究工具和理论基础。

国家生物信息中心徐晨欢研究员为本文的通讯作者 ,博士研究生白娟、隗涵涵、已结业博士生胡思玲为本文的配合第一作者。该研究获得了国家重点研发妄想、国家自然科学基金、南宫娱乐先导专项等项目的资助。

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Radial-C要领的原理与基本流程

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