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業內震動——山東大學佘群新團隊在Cell發表重磅評論

來源:分析化學 閱讀數:331 時間:2019-09-24 10:22:40

2019年9月19號,山東大學生物技術研究院佘群新團隊在Cell發表了題為Crenarchaeal 3D Genome: A Prototypical Chromosome Architecture for Eukaryotes的評論性文章。


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  在本期Cell中,Takemata等人。證明聚結素(ClsN),促進了更高水平的染色體組織,它與后生動物比細菌具有更大的相似性。他們的研究揭示了古埃及人染色體組織的生物學功能,并對真核細胞染色體分裂的進化提供了見解。



  在真核生物中,這些研究揭示了三維(3d)基因組拓撲結構的三個遠距離水平:(1)染色體劃分的最上層,其中轉錄活躍區和不活躍區的染色體間隔被分隔成不同的核位置;(2)第二層,即形成具有清晰邊界的豐富接觸頻率平方的拓撲關聯域(TADS);(3)基本水平的相互作用,稱為峰或環,通常可見于TAD方格角的焦點富集。然而,在細菌中,較高水平的染色體組織化僅限于形成自我相互作用的結構域,以擠壓環的形式出現。


  有趣的是,在這一期的Cell中,Takemata等人(2019)通過對三維基因組的研究,表明crenarchaeal染色體在細胞中被劃分為兩個空間分布不同的小室。原核細菌雖然是原核生物,但可能采用了真核生物所觀察到的所有三種染色體組織,這與其姐妹原核生物細菌的染色體組織形成了嚴格的對照。


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  高級染色體結構

  細菌3D基因組顯示由Oric(細菌染色體上復制的唯一來源)向復制末端(TER)方向的定向凝聚素介導的環擠壓。由于在進行基因組分離和細胞分裂之前,oric必須在快速生長的細菌細胞中進行多次分裂,由此產生的含有oric的染色體片段構成了細菌染色體上最有組織的區域。這種染色體結構確保細菌能夠有效地控制染色體復制,并將其與基因組分離相結合,這是細菌細胞周期的主要限制因素。有趣的是,在這些細胞中重新啟動染色體復制也會產生一個基因劑量梯度,使得在Oric-近端位置的基因拷貝數高于在Oric-遠端位置的基因拷貝數,這將最終在細胞周期中產生整個染色體上的差異基因表達。


  真核細胞型染色體分離的發現引起了許多突出的研究問題。例如,鑒于它們的高水平染色體組織必須涉及其他蛋白質參與者,如細菌和真核生物,它們的身份是什么?染色體結構的重組是否像真核生物中的組織特異性表達一樣,作為調節環古菌基因組表達的機制?在那些缺乏SMC凝聚蛋白和類似ClsN蛋白的古細菌中,染色體是如何組織的?重點研究將揭示這些問題的答案在未來數年。


  https://www.jci.org/articles/view/129987

來源:膛科學愛自然

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