瑞典Karolinska Institute的研究人員近日在《Nature Biotechnology》期刊上發表了一種新穎的定序方法。利用這種方法,人們能夠繪製出DNA在細胞核中的空間組織結構圖,進而揭示出哪些基因體區域發生突變和DNA損傷的風險更高。
人體內的大多數細胞都含有大約2米長的DNA。如此長的DNA並不是雜亂地繞成一堆,而是分成46份(也就是46條染色體)。它們佔據了細胞核內的不同區域,這被稱為染色體領域(chromosome territory)。
基因體的各個部分在空間上如何排列,這強烈影響了它們如何被細胞的轉錄元件讀取。不過到目前為止,人們還未深入探索單個基因在細胞核三維空間內的空間排列。
於是,Karolinska Institute和SciLifeLab的研究人員開發出一種新的基因體定序方法,名為GPSeq(Genomic loci Positioning by Sequencing)。利用這種方法,他們可以獲得高解析度的放射狀影像,說明DNA在細胞核內的空間排列方式。
GPSeq方法的原理是從細胞核外周向中心逐步切割DNA,然後對產生的切割位點進行定序。之後,他們利用數學模擬來重建基因體的3D結構,並尋找各個基因位於細胞核徑向的哪個位置,以及它們彼此之間的關係。
Karolinska Institute的共同通訊作者Magda Bienko和Nicola Crosetto博士認為,不同類型染色質的空間排列與他們想像的不一樣。
Bienko博士表示:“讓我們驚訝的是,排列圖像並不像我們想像的那麼簡單:所有非活性染色質都位於細胞核的外周,而活性染色質都位於中心。相反,從細胞核的外圍到中心,活性逐漸增加,即使在細胞核的最中心也可以發現非活性染色質”。
Crosetto博士解釋說,了解不同的基因體區域在細胞核內的位置,可以幫助人們繪製最有可能發生DNA損傷和突變的地方。他表示:“我們發現在不同類型的癌症中經常遇到的DNA突變集中在核外圍的非活性染色質區域,這可能與許多誘變劑來自細胞外有關,另一方面來看,細胞核的中心區域往往會發現DNA斷裂和基因融合,這可能是由於此區域的轉錄層級較高。”
(生策會編譯)