PDF《污染监测： 也能 DIY》

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2015 年1月12 日 星期一 Tel押(010)

62580617 3 主编: 赵路 编辑: 闫洁 校对: 么辰 E-mail押lzhao@stimes.

cn 对于 DNA 的比喻在不断增加.它是一串代 码、 一段螺旋梯, 而如今又变成近似折纸的东西. 正如将一张平整的纸折叠, 能将其变成一只鹤或 一朵荷花, 研究人员开始意识到, 通过成环和折 叠形成的复杂模式能帮助人体基因组转变为一 些有意义的东西.这种弯曲和旋转可让特定基因 同那些距离遥远但调控这些基因活动的 DNA 片 段保持密切联系, 激活产生骨头、 肌肉或脑细胞 的基因表达, 亦或刺激癌症的发生. 该想法的精妙和潜力令众多生物学家神魂 颠倒,但他们仍在努力获取足够好的数据来确 切地理解这些错综复杂的模式.去年

12 月, 一 项发表于 《细胞》 杂志网络版的报告, 揭示了迄 今为止关于被塞入细胞核的两米长的 DNA, 也 就是所谓的核小体是如何折叠的最精细图谱. 一项具有里程碑意义的研究. 对此, 美国国立 卫生研究院 (NIH) 院长 Francis Collins 在一篇 博客文章中评价道. 不过,

4 天后, 一篇发表于 《基因与发育》 杂 志的文章报道称,不同的 DNA 图谱制作技术 有时会产生截然不同的模式,从而带来关于这 些图谱到底显示的是什么的疑问. 如今, 通过一 个NIH 最新资助的、被称为 4D 核小体的项 目, 研究人员将开发出更加可靠、 精确且经济的 方式绘制并诠释基因组的精细折叠图.该项目 正邀请人们提出不同和更好的想法 ,马萨诸 塞大学医学院生物学家 Job Dekker 表示. 在过去的

20 年里, Dekker、来自得克萨斯 州贝勒医学院的 Erez Lieberman Aiden 和其他 人已经利用诸如染色体构象捕获等技术研究了 三维状态下的基因组.研究人员能够通过化学 手段 冻结 DNA 链上不同片段相互联系的任 何位置.随后, 他们将所有 DNA 剪切, 并将相 互联系的 DNA 黏在一起.基于两个区域联系 的次数多少,研究人员便可估算出三维状态下 这两个区域相隔多远. 起初, 研究人员能够一次性观察一个基因 及其搭档 ,但很 快更加复杂 的方法出 现了.

2009 年, 一项被称为 Hi-C 的测序技术揭示了 一个基因组中每个 DNA 片段是如何同所有其 他片段相互作用的.当时, 来自贝勒医学院的 Suhas Rao 和 哈佛大学 研究 生Miriam Huntley 都在 Aiden 的实验室作研究.他们和同事通过 弄清楚如何处理还在细胞核中的 DNA 然后改 进分析技术,将分辨率从大于一个基因的

100 万 个碱 基缩小 到小 于一 个 基因 的1000 个碱基. 这项发表于 《细胞》 杂志、 花费

300 万美元 的实验产生了超过

5 万亿个经过测序的碱基, 并且分析了来自

8 个细胞系的几百万个人类细 胞以及一个老鼠细胞系的细胞.数据揭示了

1 万个环和拥有相似化学修饰和基因活动水平的 DNA 聚集在一起的

6 个区域. 一些结构对于所 有被测试的细胞类型来说都很常见,但有些对 每种细胞来说都是独一无二的. 这开辟了一种 看待生物学的新方式. 得州大学分子生物学家 Vishy Iyer 表示. 不过, 正如 《基因与发育》 杂志上那篇论文 所展示的, 这里面也有一个难题: 基于对 DNA 直接观察而非计算机建模的不同核小体图谱 制作技术能产生相互冲突的结果. 来自英国爱 丁堡大学的Iain Williamson、 Wendy Bickmore 及其同事 将荧光标记 应用到各 种DNA 片段中, 在每个片段用上不同的荧光探针, 使他们 能很容易分辨出互相靠近的片段. 研究人员观 察了老鼠