染色质芯片：解开基因秘密的新技术

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生物通报道：一项研究DNA的新技术为科学家提供了一张研究DNA活化倾向的详细蓝图，同时这一技术为了解基因的功能和疾病诊断提供了新的工具。德州大学西南医学中心的研究者们提出了这种称为“染色质阵列”（chromatin array）的技术。文章发表在7月份的Genome Research上。

染色体DNA是一较长的被紧密包装于细胞核内的分子，它含有形成人类或其它生命形式的遗传指令。各种染色体DNA经常是被紧密压缩在一起的，而在有需要的时候会像折叠式的手风琴一样伸展开来。当DNA呈现松弛状态或伸展开时，转录因子蛋白能和遗传密码结合，“读取”指令，生成RNA分子，RNA能被翻译成蛋白，这些蛋白在生命活动起着主要的功能，如免疫应答、肌肉收缩和激素调控。

作为此论文的第二作者德州大学西南医学中心的生物化学及内科学教授Garner博士说，DNA处于高度致密状态时（像一个折叠的手风琴），转录因子无法与它结合，因而DNA不能转录成RNA。

通过染色质阵列分析，研究者一次能高度精确地检测染色体上多个伸展部位的DNA的相对致密程度，这一技术能让研究者确定到底哪个基因有活化合成RNA的倾向。他们发现对许多基因（不是全部）而言，DNA伸展的越开，转录的RNA就越多。Garner博士说，“但某些基因却不是这样，这令我们好奇。”

到底是什么控制着DNA的压缩和伸展仍在争论当中。在接下来的实验中，Garner博士及其小组将会把各种药物——如用于癌症治疗中药物用于细胞中，目的是要弄清这些药物是否对DNA压缩产生影响，以及如何影响。这样的研究会引申发展出旨在激活有益基因，关闭有缺陷基因的治疗方式。研究者也将会调查DNA的某种紧密和伸展状态对于癌症和其它疾病是否是一种预示。

“我们目前的研究描述了这一平台技术，这对于了解更大的疑难问题是很有必要的”，Garner博士说，“下一步会将此技术用在不同类型的癌细胞中，目的是要确定这种分析方法是否可以作为一个诊断的工具。”

也有一些其它的方法用于研究DNA的致密性，但一次只能分析一小段DNA，该研究的第一作者德州大学西南医学中心的生物物理学研究生Weil说，“我们发明的这一新技术其中的一个优势就是能将许多DNA的片断进行分类，而且能很快给出每一个片断的信息。”

目前，研究人员是通过提取细胞内RNA并测定每种RNA含量来确定哪一个基因是开启的。RNA微阵列或基因芯片是用来测定RNA表达水平的标准设备。“只有少部分的基因能产生足够量的RNA用于微阵列检测和分析”，Garner博士说，“许多基因虽然转录的RNA量较少，但非常重要，然而它们的含量低于目前这些技术的最低检测极限。”

德州大学西南医学中心发明的技术能让研究者对那些以前由于转录的RNA量很少而没办法对其进行活性检测的基因展开研究。“染色质阵列与传统的RNA芯片相比，前者为我们提供了更大量的基因信息，不论这些基因是否处于准备转录状态”，Garner博士说，“此项技术不仅能告诉我们一个基因是否存在，而且还能说明其状态是致密型还是准备转录成RNA的伸展型。...我们不仅能说明细胞此时的状态，而且还能说明将来的状态。”