陈林教授Nature子刊绘制首个人类基因组3D图谱

　　

生物通报道  近日来自加州大学洛杉矶分校的研究人员利用一种新型的捕获技术（tether conformation capture ，TCC）定位了细胞核内DNA之间的互作位点，结合尖端的计算机运算方法成功构建出了了第一个人类基因组三维（3D）图谱。这一研究成果将推动研究人员更深入了解癌症等疾病的成因，相关研究论文于12月25日在线发表在《自然生物技术》（Nature  Biotechnology）杂志上。

领导这一研究的是加州大学洛杉矶分校的华人科学家陈林（Lin Chen）教授和助理教授Frank Alber。陈林教授早年毕业于北京大学，后作为中美联合培养特优学生前往德克萨斯A&M大学开展电化学方面的研究工作。2006年受聘于加州大学洛杉矶分校化学和生物化学系分子和计算生物学部。2005年起陈林教授课题组开始致力于基因三维研究，并于2008年将该研究在美国申请专利。

基因组在几乎所有人类细胞的功能中发挥着核心的作用，而其结构上的缺陷则被认为是导致各种疾病包括癌症的罪魁祸首。因此了解基因组的结构对于从全局上理解其功能来说至关重要。然而由于基因组虽小但长度却异常的长，要建立其3D图像并不是件简单的事情。打个比方，把细胞核堪称是一个足球，则在其中的DNA链舒展开后足有30英里长。当前用于研究生物大分子机构的方法并不是非常适用于人类基因组研究。

陈林教授表示，任何的生物学事件均是通过三维形式来进行运作的，要彻底解析一个生物物质，都必须详细了解它的三维结构。在细胞核中，尽管DNA以不同的方式形成千丝万缕的联系，但它们之间还是存在着一些共同的特征。

在这篇文章中，研究人员利用先进的新技术分析了不同细胞间基因组结构的异同，发现了形成3D结构的一些基本原理。此外，研究人员表示该技术还可帮助他们鉴别出基因组中基因间的相对定位情况，揭示出这些位置排列对于细胞功能的重要意义。

此次基因三维结构图的问世，改写了以前只用线性表述基因的历史，为疾病的研究和治疗开辟了新的领域。

（生物通：何嫱）

延伸阅读：Nature:新技术让细胞搭上3D快车

生物通推荐原文摘要：

Genome architectures revealed by tethered chromosome conformation capture and population-based modeling

We describe tethered conformation capture (TCC), a method for genome-wide mapping of chromatin interactions. By performing ligations on solid substrates rather than in solution, TCC substantially enhances the signal-to-noise ratio, thereby facilitating a detailed analysis of interactions within and between chromosomes. We identified a group of regions in each chromosome in human cells that account for the majority of interchromosomal interactions. These regions are marked by high transcriptional activity, suggesting that their interactions are mediated by transcriptional machinery. Each of these regions interacts with numerous other such regions throughout the genome in an indiscriminate fashion, partly driven by the accessibility of the partners. As a different combination of interactions is likely present in different cells, we developed a computational method to translate the TCC data into physical chromatin contacts in a population of three-dimensional genome structures. Statistical analysis of the resulting population demonstrates that the indiscriminate properties of interchromosomal interactions are consistent with the well-known architectural features of the human genome.