Cell發(fā)布突破性染色質檢測技術

日期：2015-08-07 09:24:35

來自美國麻省大學醫(yī)學院的研究人員開發(fā)出了一項新技術，可以提供真核生物基因組的詳細三維（3-D）圖像，這有可能幫助科學家們解答一些有關染色質結構的關鍵問題。在發(fā)表于《細胞》（Cell）雜志上的研究論文中，這一稱作為Micro-C的新技術使得研究人員能夠以核小體分辨率來分析染色體折疊，填補了以往一些技術留下的分辨率缺口。

真核生物的基因組被包裝成叫做染色質的DNA-蛋白質復合物，這使得DNA可以被壓縮至較小的體積。核小體是染色質的基本重復單位，由DNA纏繞著8個組蛋白構成。在細胞分裂過程中，染色質進一步凝聚形成染色體。

細胞可以通過改變染色質的結構來控制接近它們的DNA以及調控基因活性。相比于轉錄失活或被積極抑制的區(qū)域，發(fā)生積極轉錄的染色質區(qū)域要松散一些。盡管當前對第一級的染色質壓縮已經研究的很透徹，對于染色質高級結構卻相對知之甚少。

分辨率差距是一個主要的障礙。一維染色體作圖分析可提供大約1-200bp長度的信息。三維染色體折疊分析適用于超過1 kb的長度。然而，當前的這些染色體結構分析方法無法達到與諸如30 nm纖維或酵母基因環(huán)（大約2-10個核小體）等高級結構相關的尺度范圍。

為了填補這一盲點，麻省大學醫(yī)學院的Tsung-Han Hsieh和合作者們開發(fā)出了Micro-C，它能夠提供200 bp到大約4 kb長度的全基因組信息。這種方法是建立在從前開發(fā)的Hi-C實驗方法基礎上，Hi-C是通過結合接近性限制內切酶消化和大規(guī)模平行測序來探查整個基因組的3D結構。為了提高Hi-C的分辨率，作者們用微球菌核酸酶代替限制性內切酶將染色質切成更小的片段，使得染色體折疊圖像達到核小體分辨率。

他們發(fā)現(xiàn)酵母基因組第一級組織結構與基因結構有關，包含1-5個基因的染色質區(qū)域形成了緊湊的基因壓縮體（crumple）或球體而不是環(huán)（loops）。此外，體內數據并未揭示出重復的30 nm纖維結構——盡管在體外可以很容易觀察到這一結構，但其在體內是否存在一直存在爭議。作者們還分析了一些突變體，鑒別出了酵母中與染色體折疊相關的一些因子。

在未來的研究中，可以將Micro-C應用于諸如線蟲、果蠅或哺乳動物等高等生物。也可以結合它與單細胞技術來研究細胞間的染色質結構差異。根據Hsieh所說，這一技術的一個主要缺點在于，未能理想地捕捉長距離染色質相互作用。“我們正在致力改進交聯(lián)步驟，希望我們可以在單次分析中捕獲到短距離和長距離的相互作用。我們也沒有放棄繼續(xù)尋找30 nm纖維結構。