基因组的调控影响其三维结构

巴塞罗那IRB分子模型实验室描述了DNA甲基化(一种已知的基因调控机制)对基因组三维结构和基因表达的影响。这项研究发表在《自然通讯》杂志上，它强调了表观遗传变化、染色质结构和基因调控之间的联系，并可能对癌症和衰老等方面的研究产生影响。

　　

 

   

图像:DNA甲基化对3D基因组结构有内在影响。

一个有机体的所有细胞都有相同的DNA序列，但它们的功能、形状甚至寿命都有很大差异。这是因为每个细胞“读取”基因组的不同章节，从而产生不同的蛋白质组并走上不同的路径。表观遗传调控——DNA甲基化是最常见的机制之一——负责特定细胞内特定基因的激活或失活，定义了次级细胞特有的遗传密码。

由巴塞罗那IRB分子模型和生物信息学实验室负责人Modesto Orozco博士领导的研究人员描述了甲基化如何通过增加DNA的硬度来发挥蛋白质独立调控作用，从而影响基因组的3D结构，从而影响基因激活。本研究揭示了表观遗传足迹和基因编程之间的隐性机制，有助于我们更好地理解发育、衰老和癌症。

奥罗斯科博士解释说:“我们开发和发表的新的生物模型和理论分析框架是非常创新的，我们希望它们将促进世界各地许多实验室开展的研究项目，研究DNA甲基化及其对基因表达的影响。”也是ICREA院士和巴塞罗那大学(UB)教授。

3D结构和基因表达  

细胞内的DNA以3D方式折叠和结构，以保持其正确的组织和保存。当一个基因必须被“读取”时，DNA就会在这个区域展开，从而进入细胞机制。因此，3D结构增加或减少了对基因的可获得性，决定了该基因是否会产生它所编码的蛋白质。在这项研究中，分子建模和生物信息学小组使用了下一代测序方法和分子模拟来模拟整个基因组结构。

“使用这些技术，我们观察到，我们可以再现哺乳动物基因组中DNA甲基化的特征分布，我们证实了我们早些时候的体外结果，3D结构、DNA灵活性和甲基化之间的关系，表明这也发生在体内，”Isabelle Brun Heath博士解释说，他是实验生物信息学实验室的主任，也是这项研究的联合主任。

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