发布时间:2016-01-06 15:22 原文链接:

  今年第一期《nature methods》评出了2015的年度技术——单颗粒冷冻电镜(cryo-em)。除此之外,该杂志还对一些热门技术进行了一番展望,包括细胞内蛋白标记、精准光遗传学、高多重成像、亚细胞图谱分析等等。

  “位置高于一切”是房地产的金科玉律,这句话也同样适应于哺乳动物基因组。基因调控依赖于染色质及其调控元件在细胞核内的三维组织形式。染色质构象捕获的经典方法(3c),让我们对染色质的复杂结构有了惊鸿一瞥。但要在高分辨率和高通量水平上成像3d染色质结构的动态,我们还需要新的方法。这些方法将帮助我们真正理解基因组的组织形式,这种形式随时间推移的演化,及其对疾病的推动作用。

  3c衍生技术主要是将相互作用的染色质位点交联起来,然后再进行扩增和测序。这种技术的通量受到了限制,而且对顺式互作有偏好。最新的技术改良包括两个连续的捕获步骤,不仅大大提高了通量和分辨率,还能实现弱互作和强互作的相对定量,阐明它们各自的生物学作用。(nat. methods 13, 74–80, 2016)

  要想全面把握细胞核结构的动态,把群体数据与单细胞数据结合起来是很重要的。这就需要覆盖基因组学、生物物理学和显微成像的综合性方法。美国nih最近资助的4d细胞核组学计划(4d nucleome program)就是一种这样的尝试,该计划希望结合多方面力量获得基因组结构图谱,在高分辨率水平上成像和研究亚细胞核区域。研究者们正在进一步改良实验和计算方法,以适应单细胞的核组分析。

  一旦细胞核结构分析成为更为常规的定量程序,我们将能更好的预测突变(不论是与疾病有关的突变还是在基因组编辑时引入的突变)对基因调控的影响,以及突变的作用机制。我们甚至能特异性改变基因组结构,给细胞带来我们想要的改变。

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