科学家们深入研究DNA研究的黑匣子

佛罗里达州立大学，贝勒医学院和哈佛大学和麻省理工学院的科学家们在一个人类遗传学领域已经破土动工。在发表在“ 美国国家科学院院刊”上的一项新研究中，研究人员表明，无活性X染色体上不寻常的DNA重复元件实际上对于这种女性特异性遗传现象的整体三维结构至关重要。这就是FSU生物科学副教授Brian Chadwick所描述的“基因组生物学黑箱”。

“这些重复元素是我们基因组中的一个未知数，”查德威克说。“没有人知道它们起源于何处或者为什么保留它们，但通常这表明它们表现出一些尚未知的重要功能.X染色体上的重复序列特别有趣，因为它们不像其他DNA序列那样表现做。”

在几乎所有的雌性哺乳动物中，有两条X 染色体。然而，其中一条染色体几乎完全失活，这意味着染色体上的大多数基因不一定决定生物学功能。由于沉默这条染色体对女性发育至关重要，科学家长期以来一直试图了解如何实现和维持这种染色体。

虽然大多数染色体被包装成无声状态，但有些部分不能发挥作用。大多数这些部件的独特之处在于它们具有不寻常的重复序列，包括在一个位置处称为DXZ4的广泛串联重复。

在其他染色体上的其他地方也存在类似的大重复序列，并且至少一个重复序列直接参与一种常见形式的肌营养不良症，而另一个则与精神分裂症有关。但是为什么X染色体包含这些重复以及它们正在做什么一直是个谜。

两组早期的独立工作表明，这些重复元素在非活性染色体上经常互相接触，产生了贝勒助理教授和基因组建筑中心主任埃雷兹利伯曼艾登创造的“超级循环”。

当查德威克看到艾登的研究有多么互补时，他建议他们一起解决功能问题。在他们的最新研究中，研究人员还报告说，DXZ4参与在恒河猴和小鼠的无活性X染色体上形成超环。

“原则上，人类超级环路一端存在DXZ4可能是巧合，”艾登说，他也是莱斯大学计算机科学和理论生物物理中心的教员。“但DXZ4位于所有三个物种的超级环境中的事实是一个关键线索。”

Chadwick和Aiden采用先进的基因组工程技术从非活性X中去除DXZ4，从而产生迄今为止人类细胞中最大的工程化缺失之一，然后应用创新方法和显微技术，以便了解如果不这样做将会发生什么。不存在。

缺失导致染色体中的主要形成变化 - 它导致非活性X DNA的三维结构崩溃。

“在没有这种重复的情况下，它显着改变了X染色体的折叠和组织，”查德威克说。“这表明，第一次，这是正确的必不可少的三维结构中的人类染色体。”

“我们正在进入令人兴奋的基因组学新时代，”查德威克说。“我们对基本的基因表达和基因结构了解很多。但我们不知道的是一切都是如何在细胞核中三维工作的。这些新的基因组工程资源和最先进的高通量基因组由Aiden博士等实验室开创的分析工具，我们刚开始接受这一点。“