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Cell综述:染色体对功能基因组的影响

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真核生物细胞核中基因组高度压缩精密设置,但是又必须能在合适的时间进行正确的基因转录,而且不同类型的细胞和不同的发育时期又有不同要求,这项工作并不容易完成。


越来越多的研究表明基因组就和蛋白质一样,会形成有序的、层次性的结构,这与一些调控功能密切相关。Cell杂志在最新一期(3月12日)内容中介绍了题为“The Role of Chromosome Domains in Shaping the Functional Genome”的综述文章,概述了目前关于这些功能基因组的“二级和三级结构”,以及我们对于这些基因调控的理解和解释。


3D基因组


2013年,Cell及Cell Stem Cell杂志上的四篇文章为我们展示了染色体折叠与基因表达之间的重大关联。这四个研究机构分别绘制出了胚胎干细胞和神经祖细胞中7个基因组位点之间的高分辨率架构图,以及分析了细胞重编程过程中的一些关键结构和因子的作用。


在这些研究中,研究人员发现了一种三维相互作用的层级结构,这能在干细胞分化过程中,以亚兆碱基(submegabase)的大小进行识别,这些相互作用的拓扑结构对于干细胞作用具有重要的影响,其中的蛋白也会影响分级影响基因组。


而通过比较OCT4基因位点的局部染色质结构,研究人员还发现有一个粘结蛋白复合物(cohesin complex)介导的染色质内袢环存在于一个下游增强子与基因启动子之间,促使激活了内源干性基因。而在未重编程细胞中则没有观察到任何这样的远程相互作用。当研究人员利用RNAi抑制粘结蛋白复合物基因SMC1时,发现其可破坏染色质内相互作用,影响多能性。


此外对于干细胞研究中的重要因子Nanog 和 Oct4 因子,研究人员发现Nanog 和 Oct4 一起来调节神经外胚层细胞(neuro-ectoderm cell)的分化,研究人员全面分析了这些因子在多能性,分化和重编程中的作用。


原文链接:The Role of Chromosome Domains in Shaping the Functional Genome


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