生物通报道：在由受精卵发育为成体的过程中，哺乳动物细胞做出过许多关键决定，在选择向肝细胞、皮肤细胞或神经细胞发育时关闭了许多机遇大门。一个悬而未决的但同时也是生物医学中最根本问题是：拥有相似DNA的细胞是怎样决定不同的命运的？最近，哈佛大学Broad研究所、麻省理工和马萨诸塞州总医院的研究人员利用一种DNA测序信技术，绘制出胚胎干细胞（ES细胞）和来自ES细胞的两个细胞系的全基因组染色质图谱，并发现一组以染色质为基础的特殊代码，揭开了上述难题。这一成果刊登于7月1日《Nature》杂志在线版。

染色质蛋白不仅仅是包装基因组材料。通过不同化学基团的固定，这些蛋白决定染色质向细胞器开放的部位，以决定哪种基因被开启和关闭。破译这种遗传代码需要准确判断细胞DNA各个位点上定位的染色质蛋白。研究人员虽然能够利用专门的DNA芯片确定位点，但对于绘制哺乳动物染色质全基因组图谱，则耗时且成本高。现在，一种以单分子测序（single-molecule sequencing）为基础的新技术，能够同时阅读几十亿个碱基，轻而易举地计算出染色质结构的全基因组图谱，为揭开围绕染色质、表观遗传学和其它生物学事件的许多悬而未决的问题开启了一扇新的大门。

利用这种新技术，研究人员对形态和功能明显不同的细胞的染色质进行观察。他们以小鼠ES细胞和两种起源自小鼠ES细胞的细胞系为研究对象，对带有各种控制基因开关的化学标签的染色质蛋白进行分析。

研究人员发现了染色质的一种独特形式——融合有活化和抑制标签的二价区（bivalent domain）。这些二价区能够维持基因的安静状态，并稍后激活基因。根据这些二价区，研究人员能够窥视细胞的过去和未来。二价区不仅维持ES细胞的广泛的发育选择性，在某些较ES细胞特化的干细胞中也有功能。比如在神经干细胞中，二价区位于在各种脑细胞中发挥关键作用的基因的周围，远离仅在皮肤细胞或者血细胞中有活性的基因。

文章第一作者Tarjei Mikkelsen说，利用显微镜不能分辨细胞类型，更不能分析细胞的潜能，但在基因组水平上破译细胞的染色质，能够系统解决上述问题。另一位文章高级作者说，人们对细胞同一性的机制的认识还很模糊，利用染色质图谱有望直接阅读一个细胞过去的使命和将来的命运。

染色质图谱不仅对研究关键发育决定有重要意义，而且含有其它新生物学信息，比如发现一种染色质修饰标记不是基因的控制区，而是整个基因，这些整体标记不仅是鉴别编码蛋白的基因，而且鉴别非编码的只是产生RNA的基因，为实际操作全基因组基因提供了一臂之力。（生物通 小粥）