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基因组的三维组织在基因表达,细胞命运中起关

2019-05-10 13:11:40 医疗设备147℃

  基因组的三维组织在基因表达,细胞命运中起关键作用

  2018年1月17日

  科学家长期以来一直在阅读生命密码 - 基因组 - 作为一系列字母,但现在研究人员也开始探索其三维组织。发表在自然遗传学,从中心基因组条例(CRG)科学家组成的跨学科研究团队的论文 - 包括炫酷国立更新的时候通知Genómico(CNAG-CRG)组 - 在西班牙巴塞罗那,表明三维组织基因组在基因表达中发挥关键作用,从而决定细胞命运。

  这一切都始于4D基因组计划,这是一项雄心勃勃的创新研究计划,由欧洲研究委员会Synergy基金资助,旨在了解基因组的空间组织如何有助于细胞决策。科学家们想要了解的是基因组结构是否具有活性功能,或者它是否仅仅是基因组活动的副作用。 4D Genome团队使用的模型是细胞重编程,这个过程允许科学家将白细胞恢复到多能性状态,从而这些细胞可以分化成任何其他细胞类型。控制基因活性的蛋白质(称为转录因子)在这个过程中发挥关键作用,4D Genome团队非常详细地研究,评估它们如何诱导基因表达的变化,染色质的修饰(DNA包裹的结构) ,以及基因组3D组织的变化。

  了解干细胞是如何形成的以及它们如何转化为不同的细胞类型是现代生物学中的一个主要挑战。自五十年代以来,人们就知道体内所有特化细胞都含有相同的基因组。那么,什么才能区分出一种细胞类型呢?答案是不同的细胞读取基因组不同部分中包含的信息。实现这种选择性信息回忆所需的机制主要在于所谓的“转录因子”,即打开或关闭基因的分子。许多其他分子也参与这一过程,包括表观遗传调节剂,有助于将基因组密集地包装到细胞核中,或局部解包,以允许基因表达。科学家使用CRG高级研究员Thomas Graf及其团队发现的重编程方法。借助这一精密工具,他们能够通过比较重编程过程中不同时间基因组结构和转录的变化来研究基因组组织的动态。

  “我们预期转录因子将首先打开某些基因,然后这些基因可能会迫使染色体的3D结构重新组织。令人惊讶的是,我们发现,在大部分基因组中,转录因子实际上在基因开启之前促进了这种重组,“该论文的共同第一作者,计算生物学家Enrique Vidal解释了Ralph Stadhouders。

  与“自杀基因”相关StoriesResearchers工程师干细胞诱导细胞死亡,但在所有测试cellsScientists阐明了挂agingT细胞破坏细胞作用发挥身体如何打架滤泡性淋巴瘤&QUOT关键的作用;我们的论文表明,转录因子可能发挥细胞重编程中的全新作用:它们不仅可以打开和关闭基因,还可以促进修饰基因表达所必需的结构变化,“该研究的高级CRG小组组长和首席研究员Thomas Graf说。

   “它可能对全世界研究基因调控的研究人员产生相关影响,因为我们现在知道基因组的大规模组织不容忽视。它还提出了关于如何实现这些巨大变化的新问题:可能是新的机制,甚至可能是改变基因组某些区域所必需的新机制。反映格拉夫。

  完美的组合:风险+跨学科的基础科学

  Nature Genetics报道的研究结果表明,基因组结构在细胞重编程过程中具有控制基因表达的重要信息价值,因此是细胞专门功能所必需的。 “我们只是抓住了细胞调节基因表达的尚未被认识的机制的关键表面”。 CNAG-CRG的联合主要研究员和ICREA研究教授MarcA.Martí-Renom说。 “新发现也可能是发展和一些与发展相关的疾病和癌症的基础,”他总结道。

  同样,这是一个关于风险科学如何通过创新和跨学科方法导致惊人的相关结果来推进知识的例子。在这种情况下,基因组调控中心的四个实验室(包括CNAG-CRG中心)充分利用他们的经验和多样化的能力,在13M和欧元的支持下解决基因组生物学的基本问题; ERC Synergy补助金。 “促进和支持基础研究对于推进知识至关重要。我们感到自豪的是,我们的项目已经提供了关于基因组3D组织如何塑造基因组调控的热门问题的第一个答案,“同意参加4D Genome项目的四个小组领导:Thomas Graf,MarcA.Martí-Renom,Guillaume Filion和Miguel Beato。

  出处:http://www.genomacrg.cl/

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