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Nature:意料之外!细胞持续地移动基因的位置

发布时间: 2017-07-10 07:15     来源: 生物谷

图片来自Csilla Varnai博士。
 
  根据来自以色列魏兹曼研究所和英国巴布拉汉研究所的研究人员的说法,基因到处移动能够有助细胞对变化作出反应。改变细胞中一个基因的位置会改变它的活性。就像是混合音乐那样,不同的位置能够让一个基因变得“更加吵闹”或“更加安静”,更加吵闹的基因更加积极地维持细胞的寿命。
  完全出乎意料之外的是,这项最新的研究揭示出每个基因在细胞核中并没有一个理想的位置。相反,基因总是在移动。这些研究人员研究了来自小鼠的干细胞中的基因组装。他们揭示出这些细胞持续地重新混合它们的基因,而且当经历不同的阶段时,会改变它们的位置。这项研究提示着以这种方式移动基因可能有助细胞微调每个基因的音量来适应这些细胞的需求。相关研究结果于2017年7月5日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Cell-cycle dynamics of chromosomal organization at single-cell resolution”。论文通信作者为魏兹曼研究所研究员Amos Tanay、巴布拉汉研究所研究员Peter Fraser教授和巴布拉汉研究所研究员Csilla Várnai博士。
  科学家们曾认为基因在细胞中的位置是相对固定的,每个基因都有它的合适位置。不同类型的细胞能够以不同的方式组装它们的基因,但是除了当细胞发生分裂时,基因并不曾认为会到处移动。这是首次详细地在单个细胞中研究基因组装。这些结果提供基因组装的图片,并且每个细胞以独特的方式排列基因。
  作为论文第一作者的魏兹曼研究所研究员Takashi Nagano博士和巴布拉汉研究所研究员Yaniv Lubling收集了4000多个细胞,并且对它们进行逐个地分析。当谈论这项研究时,Nagano博士说,“我们在此之前从没有获得关于基因如何组装这方面的信息。能够对上千个细胞进行比较是一种非常强大的工具,有助我们进一步理解细胞如何确定它们的基因的位置。”
  收集关于仅一个细胞中的基因位置的大量信息是一种重要的挑战,而且它依赖于Nagano博士和同事们在2013年开创的一种技术(Nature,doi:10.1038/nature12593)。将这种被称作单细胞Hi-C(single-cell Hi-C)的技术与Tanay团队开展的统计学分析结合在一起使得这项详细的研究变得可能。这种单细胞Hi-C的一个版本近期已被证实有潜力改进癌症诊断(Genome Biology,doi:10.1186/s13059-017-1253-8)。
  Fraser说,“我们通常观察到基因活性变化对健康、疾病和进化产生巨大的影响。如今,明显的是,基因组组装可能在其中发挥着作用,而且我们的研究证实位置对基因的影响可能是一种持续移动的靶标。理解在这种持续的组装期间,基因组受到控制的方式是理解我们的基因组和基因如何影响我们的生命取得的重要一步。”
  Tanay团队如今计划研究改变基因的位置是否确实对每个基因的音量产生重大影响,和研究不同类型的细胞以便理解它们一旦它们停止分裂或者如果所有的细胞都像干细胞那样表现,它们是否更少地到处移动。
  Robert A.Beagrie和Ana Pombo针对这项研究在同期Nature期刊上发表了一篇新闻与观点类型的论文(Nature,doi:10.1038/547034a)。
  参考资料:
  Takashi Nagano,Yaniv Lubling,Csilla Várnai et al.Cell-cycle dynamics of chromosomal organization at single-cell resolution.Nature,Published online 05 July 2017,doi:10.1038/nature23001

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