Nature Methods新年展望：細胞核結構
日期：2016-01-07 08:44:43
今年第一期《Nature Methods》評出了2015的年度技術——單顆粒冷凍電鏡（cryo-EM）。除此之外，該雜志還對一些熱門技術進行了一番展望，包括細胞內蛋白標記、精準光遺傳學、高多重成像、亞細胞圖譜分析等等。
“位置高于一切”是房地產的金科玉律，這句話也同樣適應于哺乳動物基因組。基因調控依賴于染色質及其調控元件在細胞核內的三維組織形式。染色質構象捕獲的經典方法（3C），讓我們對染色質的復雜結構有了驚鴻一瞥。但要在高分辨率和高通量水平上成像3D染色質結構的動態，我們還需要新的方法。這些方法將幫助我們真正理解基因組的組織形式，這種形式隨時間推移的演化，及其對疾病的推動作用。
3C衍生技術主要是將相互作用的染色質位點交聯起來，然后再進行擴增和測序。這種技術的通量受到了限制，而且對順式互作有偏好。最新的技術改良包括兩個連續的捕獲步驟，不僅大大提高了通量和分辨率，還能實現弱互作和強互作的相對定量，闡明它們各自的生物學作用。
要想全面把握細胞核結構的動態，把群體數據與單細胞數據結合起來是很重要的。這就需要覆蓋基因組學、生物物理學和顯微成像的綜合性方法。美國NIH最近資助的4D細胞核組學計劃（4D Nucleome Program）就是一種這樣的嘗試，該計劃希望結合多方面力量獲得基因組結構圖譜，在高分辨率水平上成像和研究亞細胞核區域。研究者們正在進一步改良實驗和計算方法，以適應單細胞的核組分析。
一旦細胞核結構分析成為更為常規的定量程序，我們將能更好的預測突變（不論是與疾病有關的突變還是在基因組編輯時引入的突變）對基因調控的影響，以及突變的作用機制。我們甚至能特異性改變基因組結構，給細胞帶來我們想要的改變。
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