生物学者はマウスゲノムの3Dモデルを構築しました

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ビデオ: 高校生物「ES細胞を利用したノックアウトマウスの作成」 2022, 12月
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Anonim
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研究された細胞の1つのゲノム構造の5つのモデルの重ね合わせ

科学者の国際チームは、マウスゲノムの3次元モデルを受け取りました。それが基づいているデータは、組織サンプル全体ではなく、単一の細胞から来ています。作品はジャーナルネイチャーに掲載されました。

折りたたまれていない状態では、DNAが非常に長く、この形でゲノム全体を細胞核に収めることは非常に難しいことが知られています。したがって、DNAは密に詰まっていますが、同時にゲノムの活発に「機能している」部分は開いた状態に保たれています。 「遺伝子と調節エレメントが特定の時点でどのように配置されているかを知ることは、それらの発現の制御と維持の分子メカニズムを理解するのに役立ちます」と、研究の筆頭著者であるアーネスト・ラウエは述べています。

DNAの折り畳みを高解像度で確認するために、ケンブリッジ大学とウェルカムトラスト-MRCステムセルインスティテュートの研究者は、2つのアプローチを同時に使用しました。彼らは8つのマウス胚性幹細胞を採取し、最初に核の超高解像度の顕微鏡写真を取得しました。次に、Hi-C法を同じ細胞に適用しました。これにより、ゲノムのどの部分が互いに接触しているかを確認することができます。

この技術は、細胞をホルムアルデヒドで処理することから始まります。ホルムアルデヒドは、空間内で隣り合っていたタンパク質とDNAをつなぎ合わせます。次に酵素がサンプルに加えられ、DNAが小さな断片に切断されます。この場合、同じタンパク質分子またはタンパク質複合体と相互作用したDNAフラグメントは結合したままです。科学者は、これらのフラグメントの配列を読み取ることにより、ゲノムのどの部分が宇宙に集められたかを判断します。

個別に研究された8つの細胞について、研究の著者は37から12万2000のDNA接触を受けました。これは、考えられるすべての連絡先の1、2〜4、1パーセントにすぎませんが、顕微鏡写真と組み合わせると、3Dモデルを取得するのに十分な情報が得られます。

著者らは、異なる細胞のゲノムの構造を互いに比較しました。トポロジー的に関連するドメイン(多くの接触が観察されるゲノムの領域)とフリーループの配置が大幅に異なることが判明しました。ただし、AコンパートメントとBコンパートメントへの分割(Aは主にAと相互作用し、BはBと相互作用します)、核膜に関連するドメインの配置、および異なる細胞内のアクティブな調節エレメントの構成は一貫しています。

著者らは、主に各染色体の構造に影響を与えるのはマッチング特性であると示唆しています。ただし、それを決定する要因はこれらだけではありません。昨年、アメリカの科学者のグループが、エピジェネティックなタグがクロマチンの三次元構造の変化にどのように影響するかを発見しました。

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