挑战教条主义:你认为重新排列染色体会影响它们的功能吗?

【字体: 时间:2019年07月17日 来源:

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  分子生物学家认为,基因组的三维组织结构控制基因的表达方式。但是现在,EMBL的研究人员在《Nature Genetics》发表的一项有关果蝇高度重排的染色体的研究却对该“普遍性”提出了挑战。他们的结果显示,基因组3D组织(也称染色质拓扑学)与基因表达之间是脱钩的。

  

分子生物学家认为,基因组的三维组织结构控制基因的表达方式。但是现在,EMBL的研究人员在《Nature Genetics》发表的一项有关果蝇高度重排的染色体的研究却对该“普遍性”提出了挑战。他们的结果显示,基因组3D组织(也称染色质拓扑学)与基因表达之间是脱钩的。


金字塔代表野生型染色质结构域,水中的倒影代表了突变果蝇染色体的重新排列

染色体被划分为不同区域,控制基因表达的DNA调控区(所谓的增强子)通常位于与其靶基因相同的染色质域(或称为拓扑相关域)。这里有许多有趣的例子,例如,限制增强子的活性只会限制其域内基因的表达。

为了更系统地检验这些发现的普遍性,EMBL的Furlong和Korbel课题组利用模式动物果蝇来研究高度重排的突变染色体。Yad Ghavi-Helm、Alek Jankowski和Sascha Meiers等人发现,染色质结构域的变化并不能预测基因组表达的变化。这意味着,除了域,还必须有其他机制来控制增强子与其靶基因之间相互作用的特异性。

动摇武断的教理

领导这项研究的Eileen Furlong说:“这些结果对目前该领域的一个教条的普遍性提出了质疑,即染色质域(TADs)真的对抑制和限制增强子功能至关重要吗?”

“我们的研究证明,大多数基因组3D组织变化对基因的表达几乎没有影响,至少在我们设计的生物学背景下。结果表明,虽然一些基因也会受到影响,但绝大多数基因似乎对染色质域的重排有抵抗力,而且只有一小部分基因对其拓扑结构的这种变化敏感。”

增强子没你想的那么“随意”

他们对染色质拓扑学提出了许多有趣的问题:那么除了3D组织结构,控制增强子与靶基因相互作用的其他机制是什么?许多增强子似乎不那么“随意”,它们不是对任何基因都感兴趣,而是有首选的伴侣。

研究小组将继续利用遗传学、光遗传学和单细胞方法来干扰和分析,从而研究顺式和反式染色质拓扑结构的影响。

原文检索:Highly rearranged chromosomes reveal uncoupling between genome topology and gene expression

(生物通:伍松)

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