Hi-C技术揭示基因组动态变化

基因的空间位移有助于细胞应对环境变化。英国Babraham研究所和以色列Weizmann研究所的科学家们最新发现，细胞内基因位置变化也能影响基因活性。不同位置可使基因更“响亮”或更“安静”，“响亮”的基因更积极地促进细胞生命活动。

　　

生物通报道：与预期结果相反，细胞核内的每个基因并没有固定位置，而是处于不断运动之中。研究小组在最近一期《Nature》杂志上报道了他们的发现。

全基因组三维结构电脑合成图

他们观察小鼠干细胞基因组发现，在细胞不同阶段，基因位置会发生改变。这种生命活动，可帮助细胞按照需要微调每个基因所占体积。

曾经人们认为，基因在细胞中的位置相对固定，每个基因都有其最适位置。不同类型的细胞则以不同方式组织内部基因，除非细胞进行分裂，基因们都不会有多大位置移动。当研究人员详细考察了单细胞内基因组排布后，发现每个细胞都以独特方式排列基因。

本文共同一作、Takashi Nagano博士收集并逐个分析了4000多个细胞，谈到这项工作，Nagano博士说：“关于基因的组织方式，过去我们从没在这个尺度做过大规模研究，比对上千个单细胞信息我们需要强大的工具。”

从成百上千个细胞的数十万条基因位置信息整理出基因位置变换图是一项重大挑战。这项成果依赖于Nagano博士和其同事在2013年开发的重要技术——单细胞Hi-C。统计分析工作主要由Weizmann研究所的Amos Tanay博士团队负责。Hi-C技术的另一个版本最近也被证明具有提高癌症诊断潜力。

Peter Fraser教授说：“基因活性变化对健康、疾病和进化影响很大，基因组位置排布在这方面也发挥了作用。我们的研究表明，位置的影响是一个动态指标。了解基因组在不断洗牌过程中的调控机制，将有助于我们理解基因组和基因如何影响生命。”

未来，研究人员还准备继续探究基因位置改变是否对每个基因体积都有重要影响，他们将研究不同类型细胞，了解是否所有细胞都表现出像干细胞一样的行为（即停止分裂后，基因组也处于不断运动状态）。

原文标题：Cell-cycle dynamics of chromosomal organization at single-cell resolution

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