任兵教授Cell子刊解读染色质结构域

　　

生物通报道：高等生物的细胞核负责储存基因组DNA，这些DNA环绕着由四种组蛋白组成的八聚体，形成碟状的核小体结构。基因组DNA以这样的形式包装成为染色质，使DNA受到良好的保护。 所有控制基因转录的调控蛋白，都要结合在DNA上起作用。而染色质的3D结构会随着细胞生活周期而变化，调节调控因子所能接触到的基因。

真核生物的染色体在细胞核内是怎样折叠的呢？这个重要的生物学问题一直没能得到解答。过去的生化和微观研究显示，间期的细胞核普遍存在染色质结构域和环。但人们并不清楚这种组织形式有什么样的生物学意义。

后来，研究者们开发了染色质构象捕获（3C）技术。3C及其衍生技术进一步揭示了间期细胞核内部的染色质结构，为动物发育和人类疾病研究提供了新的分子框架。人们发现染色质折叠让一些DNA片段彼此靠近并发生互作，他们将这样的区域称为拓扑相关结构域TAD。研究显示，进化保守的TAD存在于多种不同的细胞，并且在这些细胞中保持不变。

加州大学的任兵（Bing Ren）教授在本期Molecular Cell杂志上发表文章，回顾了染色质结构域（特别是TAD）的最新研究进展。这篇文章详细介绍了TAD结构域的特点、功能和形成机制，还展望了这一领域的发展前景。任兵教授早年毕业于中国科技大学，现为加州大学圣地亚哥分校Ludwig癌症研究所基因调控实验室主任，主要从事哺乳动物细胞基因调控网络分析及细胞表观遗传学调控机制的研究。近年来在Science、Nature、Cell国际权威杂志上发表了一系列重要的研究成果。

此前有研究团队通过CRISPR技术发现，一些结构变异会干扰染色质拓扑结构，使增强子-启动子互作发生异常，基因表达的时空模式发生改变，最终导致发育疾病。任兵教授在Cell杂志上发表文章，对上述成果进行了点评。文章指出，CRISPR技术成功将染色质拓扑结构与遗传学疾病关联起来。（更多详细信息参见：任兵教授最新Cell文章点评CRISPR重要成果）

莫斯科国立大学的研究团队在Genome Research杂志上发表文章，揭示了染色质自组装成TAD和inter-TAD的分子机制。这项研究表明，TAD是缺少活性染色质标签的凝聚结构域，由活性染色质区域分隔。研究人员在这项研究的基础上提出了染色质自我组织的分子机制，希望帮助人们开发更科学的疾病治疗策略。（更多详细信息参见：Genome Research揭示染色质的组织形式）

佛罗里达州立大学的研究人员在Nature杂志上发表文章，首次鉴定了复制结构域的边界，明确了它们在18种人类细胞和13种小鼠细胞中的位置。这项研究表明，复制结构域边界与TAD边界几乎是一对一的关系。研究人员指出，TAD结构域是稳定的复制时间调控单元。（更多详细信息参见：Nature重要成果：DNA复制有怎样的界线）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Chromatin Domains: The Unit of Chromosome Organization