基因组的三维图谱

细胞面临着一项艰巨的任务。他们必须将几米长的遗传物质线整齐地装入直径仅为五微米的细胞核中。这种折纸创造了基因及其开关之间的空间相互作用，这可以影响人类的健康和疾病。现在，一个国际科学家团队设计了一种强大的新技术，可以“绘制”整个基因组的三维地理。他们的论文发表在《自然》杂志上。

基因被激活以产生 RNA 和蛋白质，然后当不再需要这些分子时再次关闭。基因及其开关都是 DNA 序列，它们在线性基因组上可能相距很远。这对细胞提出了挑战，因为这些区域通常必须接触才能激活基因。

它还给试图理解生物学核心问题之一的科学家带来了一个问题：细胞如何决定哪些基因应该被激活以及何时激活?答案部分取决于每个基因与其控制序列的匹配。但 DNA 链太细，无法在显微镜下追踪，即使有可能，细胞核中也有大量 DNA 需要应对。想象一下，检查一团地球大小的纱线，希望观察单根纱线之间的接触情况。

一种称为基因组架构图谱(GAM)的新技术现在可以帮助识别这些联系。它涉及快速冷冻组织或细胞，然后切割单个细胞核的薄片。然后对每个细胞核切片内的微量 DNA 进行测序，研究小组部署了一个名为 SLICE 的数学模型来识别链之间相互作用增加的“热点”。该模型着眼于切片中不同基因组区域出现的频率，以推断有关基因和激活它们的称为增强子的区域的相对位置的信息。

“可以打个比方;如果你想了解学童如何互动，你可以偶尔拍摄他们坐在食堂或一起出现在操场上的照片”，联合主要作者 Ana Pombo 解释道，她在工作时开始了该项目在 MRC 伦敦医学科学研究所 (LMS) 工作，现在在柏林医学系统生物学研究所、亥姆霍兹协会马克斯德尔布吕克分子医学中心 (MDC) 和柏林健康研究所 (BIH) 工作。 “如果你在一个月内多次这样做，你就会开始看到那些经常坐在一起或一起玩耍的人的模式。这些随机快照可能会告诉你他们的社交互动。”

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