來(lái)自新加坡基因組研究院(Genome Institute of Singapore,GIS)的研究人員近期報(bào)道了一種分析基因組三維折疊和環(huán)套狀態(tài)下,基因表達(dá)和調(diào)控的新技術(shù)。這一研究成果公布在Nature雜志上。
這種新技術(shù)即ChIA-PET (Chromatin Interaction Analysis using Paired End Tag sequencing),其中PET是一種革新性的基因測(cè)序方法,這種方法能幫助解決新一代測(cè)序平臺(tái)閱讀長(zhǎng)度較短的缺點(diǎn)問(wèn)題,利用多種應(yīng)用的配對(duì)末端標(biāo)簽測(cè)序——PET測(cè)序,從超高通量測(cè)序的常DNA片段末端引出短的配對(duì)標(biāo)簽,從而就能地繪制基因組。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的是GIS資深科學(xué)家阮義軍(Yijun Ruan),阮義軍博士曾領(lǐng)導(dǎo)新加坡基因組研究院研究小組獲得新加坡國(guó)家科學(xué)和技術(shù)獎(jiǎng),這一獎(jiǎng)項(xiàng)是新加坡zui高科學(xué)榮譽(yù)。其研究小組獲獎(jiǎng)原因是在配對(duì)端點(diǎn)雙標(biāo)記測(cè)序技術(shù)創(chuàng)新上取得開(kāi)拓性研究成果,該技術(shù)可以用于全面展現(xiàn)人類基因組和轉(zhuǎn)錄特性。
文章的*作者是GIS阮義軍研究的Melissa Fullwood博士,他說(shuō),“許多研究都表明遠(yuǎn)離基因的基因組區(qū)域在調(diào)控疾病方面的重要作用”,“這到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢?一些科學(xué)家提出假設(shè),認(rèn)為染色質(zhì)相互作用,即DNA上的三維折疊幫助這些距離遠(yuǎn)的區(qū)域調(diào)控基因表達(dá)。”
自從科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)人類基因組是通過(guò)三維立體的形式,而不是二維線性的形式進(jìn)行組織的,他們就開(kāi)始尋找分析這種三維結(jié)構(gòu)中基因活性調(diào)控的有效方法。
在這篇文章中,GIS的研究人員利用ChIA-PET技術(shù)成功應(yīng)對(duì)了這一挑戰(zhàn),證明了基因組中確實(shí)存在全基因組寬度的長(zhǎng)區(qū)域染色質(zhì)相互作用。
人類基因組功能元件的深入理解,需要對(duì)個(gè)體基因組和染色體結(jié)構(gòu)的詳細(xì)巡查和比對(duì),這就需要對(duì)DNA測(cè)序的通量和花費(fèi)進(jìn)行改進(jìn)。新一代測(cè)序平臺(tái)將是低花費(fèi)和高通量的,但其閱讀長(zhǎng)度較短。這一限制的直接和普遍認(rèn)可的解決方法就是多種應(yīng)用的配對(duì)末端標(biāo)簽測(cè)序,簡(jiǎn)稱為PET測(cè)序,從超高通量測(cè)序的常DNA片段末端引出短的配對(duì)標(biāo)簽。PET測(cè)序能夠地繪制參考基因組,區(qū)別PET所在DNA片段的基因組邊界和鑒定靶DNA片段。PET測(cè)序法已經(jīng)發(fā)展為轉(zhuǎn)錄組,轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)和染色體結(jié)構(gòu)分析。PET測(cè)序技術(shù)的*優(yōu)點(diǎn)在于能夠暴露DNA片段兩末端的連接處。由于該優(yōu)點(diǎn),PET測(cè)序可以解釋非傳統(tǒng)的融合轉(zhuǎn)錄物,染色體結(jié)構(gòu)變化,甚至分子相互作用。
利用這一方法,研究人員發(fā)現(xiàn)了乳腺癌細(xì)胞中,人類基因組是如何應(yīng)答雌激素信號(hào),進(jìn)行基因表達(dá)調(diào)控的。GIS另外一位研究人員,勞倫斯伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室基因組部主任Edward Rubin表示,“我們利用這種新方法回答了癌癥中的一些基礎(chǔ)問(wèn)題,結(jié)果發(fā)現(xiàn)基因組范圍內(nèi)的DNA相互作用能解釋一些之前研究中的矛盾情況,這將有利于發(fā)展出對(duì)抗激素的治療乳腺癌新方法”。(
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