发布时间:2017-03-21 16:40 原文链接: nature:3D图像首次揭示细胞中DNA的折叠特征

  在最近一项研究中,科学家们首次通过模拟哺乳动物单个细胞基因组的物理结构,给我们展示了关于DNA在细胞中包装的独特视角。

  通过这项新的技术,科学家们能够理解细胞中染色体的组合方式,以及决定细胞活化或者不活化的分子基础。

  目前该技术仅仅在小鼠的细胞上进行了试验,不过它能够清楚地帮助我们理解动物生长发育的机制以及细胞的功能紊乱是如何导致疾病的发生的。

  "通过对基因以及控制元件的时空坐标进行全面地了解,能够帮助我们理解基因表达的调控以及维持其活性的分子机制",研究者们之一,来自英国剑桥大学的Ernest Laue说道。

  基因组可以被认为是我们身体的蓝图,但蓝图的不同部分被使用的时机也大不相同。

  人类细胞中储存的DNA长达两米,而其能够被包裹于直径仅为0.005微米的细胞核中。因此,DNA的包裹机制应该十分地精确。

  在这项研究中,科学家们观察了小鼠的胚胎干细胞中的DNA的折叠组装的情况。通过一种叫做HI-C的方法,即通过对DNA进行定位从而计算得到基因组结构,科学家们得到了八个细胞基因组的高清图像。

  虽然研究者们仅仅捕捉到了整个基因组中DNA连接的1.2%-4.1%,但由于高清图像的存在,他们能够获取基因组的3D结构,从而对每个基因是否处于活化状态进行判断。

  "对基因组进行如此高分辨率的3D展示是此前从未出现过的",英国分子生物学家Tom Collins说道。他认为在未来的研究中应当囊括基因组之间相互作用的机制,以及DNA的结构对其表达活性的影响。"如果我们将这一技术应用到基因簇存在缺陷的细胞,例如癌细胞中,那么我们有可能找到疾病发生的根本原因以及治疗方法"。

  相关结果发表在《nature》杂志上。

相关文章

科学家开发出超大片段DNA精准无痕编辑新方法

基因组编辑技术作为生命科学领域的一项重要突破,为基础研究和应用开发提供了技术支撑。以CRISPR及其衍生技术为代表的编辑系统通过可编程的向导RNA引导Cas9等核酸酶靶向基因组特定位点,被广泛应用于特......

在动物大脑中直接修复DNA——神经科学研究新突破系列之一

神经元中基因编辑的插图。图片来源:杰克逊实验室哪怕在五年前,人们也会认为在活体大脑中进行DNA修复是科幻小说中才有的情节。但现在,科学家已能进入大脑、修复突变,并让细胞在整个生命周期中维持住这种修复效......

古DNA为揭示早期埃及人遗传多样性提供新线索

国际知名学术期刊《自然》北京时间7月2日夜间在线发表一篇基因组学论文称,研究人员从上埃及Nuwayrat地区一个古王国墓葬中提取到一名古埃及个体的全基因组测序数据,这些数据分析可追溯至古埃及第三至第四......

古DNA揭示埃及人祖先

在一项研究中,科学家对埃及一座墓葬中的一名古埃及人进行了全基因组测序。这些数据可追溯至古埃及第三至第四王朝,揭示了其与北非及中东地区,包括美索不达米亚古人群的亲缘关系,为早期埃及人的遗传多样性研究提供......

这一分子工具有望成基因调控新“秘钥”

近年来,环状单链DNA(CssDNA)因其稳定性高、免疫原性弱、可编程性强,成为基因调控、细胞治疗等医学合成生物学领域很有潜力的分子工具之一。近期,中国科学院杭州医学研究所研究员宋杰团队针对此前开发的......

天大学者提出全新DNA存储系统

随着信息技术的飞速发展,传统存储方式已经逐渐无法满足大数据时代的需求。在此背景下,DNA信息存储技术应运而生,通过利用DNA分子存储数据,已经被视为未来大规模数据存储的潜力介质。每克DNA能够存储数百......

我国研发全新的DNA存储系统HELIX60MB生物医学图像存入DNA!

近日,我国科研人员在DNA存储领域取得新突破,研发了一种全新的DNA存储系统——HELIX,该系统专门用于存储生物医学数据,并成功实现了60MB的时空组学图像的存储与恢复。这一科研成果由天津大学应用数......

《自然》揭示DNA损伤应答过程中染色质松散新机制

4月16日,深圳大学医学部基础医学院、卡尔森国际肿瘤中心教授朱卫国团队在《自然》杂志在线发表最新研究。他们揭示了连接组蛋白H1脱酰胺化修饰促进染色质开放和DNA损伤修复的机制,为肿瘤放化疗的精准靶标设......

水生生物DNA条形码及环境DNA分析测试公开征集

中国环境监测总站开展水生生物DNA条形码及环境DNA分析测试公开征集工作,现向社会诚邀业界口碑良好并具有相关资质的单位参与征集。本项目资金来源:财政资金。一、项目概况:二、响应人资格要求:1.响应人须......

猿类基因组测序为人类进化研究提供“里程碑”视角

经过20多年的努力,科研人员成功地对6种现存猿类的基因组进行了完整测序,为研究人类进化提供了近距离视角,这被英国《自然》杂志称为“遗传学的一个里程碑”。123名来自多个国家和地区的科研人员组成的团队9......