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染色质在单个单元格中将自己组织成3D森林

单个细胞包含整个生物的遗传指令。这些基因组信息由染色质的复杂机制管理和处理-染色质中DNA和蛋白质的混合物,其在疾病中的功能和作用越来越引起科学家的兴趣。

西北大学的一个研究小组-利用他们自己开发的数学模型和光学成像技术-发现了染色质如何在单细胞水平上折叠。研究人员发现,染色质被折叠成沿染色质骨架分布的各种树状结构域。这些大大小小的区域就像从林地里长出的树木混杂的森林。整体结构是一个微观的3D森林。

染色质负责将DNA包装到细胞核中。在人类中,每个细胞中大约有六英尺长的DNA。这项新研究表明,染色质在单个细胞中比以前认为的更具结构性和层次性。了解染色质如何正确运作将有助于科学家了解在癌症和其他疾病中染色质出了什么问题。

美国西北部麦考密克大学生物医学工程学教授克里斯蒂娜·恩罗斯(Christina Enroth-Cugell)教授Igal Szleifer表示:“通过整合理论和实验工作,我们制作了一张新的染色质折叠图,可帮助我们了解3D基因组如何在单细胞水平上组织。”工程学院。他与Vadim Backman共同领导了研究团队。

这项跨学科研究的细节将于1月10日发表在《科学进展》杂志上。

“如果基因是硬件,那么染色质就是软件。”生物医学工程学沃尔特·迪尔·斯科特教授,物理基因组学与工程学中心主任贝克曼说。“如果染色质的结构发生变化,它可以改变基因组中存储的信息的处理过程,但不会改变基因本身。了解染色质折叠是理解细胞如何分化以及癌症如何发生的关键。”

基因组,成像和信息技术的进步才刚刚开始,使科学家能够更好地了解染色质如何发挥作用。西北研究人员使用了由Backman及其同事开发的光学成像的部分波谱(PWS)显微镜,深入观察活细胞和染色质堆积的“感觉”变化。他们还使用电子成像。

该研究的第一作者黄凯说:“从整体的基因组结构角度来看,染色质折叠的范式转移图是一个重要的缺失部分。”Huang是Backman研究小组的博士后。“结果应该激发新的抗癌策略。”

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