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上海酶聯(lián)生物研究所
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上海酶聯(lián)生物研究所
閱讀：325發(fā)布時(shí)間：2012-8-3
來(lái)自美國(guó)賓州大學(xué)與西北大學(xué)的兩個(gè)研究組，近期分別在Nature和Cell這兩大*期刊上發(fā)表文章，分別取得了表觀遺傳學(xué)核小體研究方面的突破性進(jìn)展，這兩項(xiàng)的關(guān)鍵點(diǎn)都來(lái)自其重要的研究新技術(shù)——賓州大學(xué)的研究人員發(fā)展了超高分辨率ChIP-exo技術(shù)，而西北大學(xué)的研究人員則研發(fā)了一種基于改造后組蛋白的化學(xué)修飾，來(lái)直接繪制核小體中心的方法。
在“Genome-wide Nucleosome Specificity and Directionality of Chromatin Remodelers”文章中，賓州大學(xué)研究員B. Franklin Pugh教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組利用了一種稱為核酸外切酶的工具，來(lái)去除未有基因調(diào)控蛋白結(jié)合的DNA序列，從而確定具體的核苷酸序列。
染色體是細(xì)胞內(nèi)攜帶基因信息的重要構(gòu)成元件，染色體上特異性蛋白與核小體的結(jié)合方式，將能決定是形成大腦細(xì)胞，還是肝臟細(xì)胞，抑或是癌癥細(xì)胞，十分重要。然而迄今為止，要想準(zhǔn)確判斷這些蛋白結(jié)合在染色體的什么位置，還十分困難。
因此Pugh教授研發(fā)出了一種新型的技術(shù)工具，利用這種工具，研究人員能準(zhǔn)確了解這些蛋白的位置，并且這種方法還有可能在蛋白調(diào)控，或者未能調(diào)控整個(gè)基因組的時(shí)候，進(jìn)行高分辨率拍攝，從而有助于科學(xué)家們解析這些關(guān)鍵的過(guò)程。
這種技術(shù)就是ChIP-exo，其優(yōu)于其它技術(shù)之處在于其能將結(jié)合位點(diǎn)中上百萬(wàn)，上億的基因組核苷酸，縮小到某個(gè)確定的核苷酸，同時(shí)ChIP-exo技術(shù)還能去除檢測(cè)系統(tǒng)中的大量背景，低背景技術(shù)能分析更多的結(jié)合位點(diǎn)，增加2-5倍，為某種蛋白如何調(diào)控基因的，提供更加完整的圖譜，同時(shí)還能加大科學(xué)家們對(duì)于基因組中這些蛋白結(jié)構(gòu)組織的作用，更廣泛的理解。
利用這種技術(shù)，研究人員分析了染色質(zhì)重塑調(diào)節(jié)因子Isw2的作用機(jī)制，真核生物不同于原核生物的一大特點(diǎn)是具有染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，DNA的序列信息被包裹在組蛋白結(jié)構(gòu)中，基因的轉(zhuǎn)錄激活需要染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，因此染色質(zhì)重塑在基因表達(dá)調(diào)控中扮演了重要角色。
染色質(zhì)重塑復(fù)合物具有多個(gè)亞基，這項(xiàng)研究繪制了其中之一Isw2在基因組范圍內(nèi)的組織模式，以及在核小體中的定位情況，從而提出了包含這種亞基在內(nèi)的染色質(zhì)重塑復(fù)合物的作用新機(jī)制。
在單堿基對(duì)分辨率的尺度下，繪制核小體的位置對(duì)于了解許多生物學(xué)進(jìn)程，比如RNA聚合酶活性，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合動(dòng)力學(xué)，DNA復(fù)制和基因剪接具有重要的意義。但是目前已有的繪制核小體的方法并不能在單堿基對(duì)這個(gè)精度上分析核小體位置。目前zui常見(jiàn)用于核小體定位繪圖的方法主要是通過(guò)對(duì)染色質(zhì)使用微球菌核酸酶（Micrococcal nuclease，MNase），來(lái)消化沒(méi)有受到組蛋白核心保護(hù)的DNA序列，這樣就能通過(guò)分析未消化DNA序列片段，間接了解核小體的位置。
這種方法雖然能了解核小體，但是并不，因?yàn)榇嬖谧x長(zhǎng)變化大，核小體瞬間解體等方面的問(wèn)題。而這篇文章開(kāi)發(fā)的這種新型全基因組繪圖方法，則能在單堿基對(duì)分辨率尺度下，直接靶向核小體中心位置。這一技術(shù)源自早期利用局部羥基自由基繪制重組單核小體中心位置的方法。
另外一篇文章中，，研究人員發(fā)展了一種基于改造后組蛋白的化學(xué)修飾，來(lái)直接繪制核小體中心的方法，并利用這一方法在全基因組范圍內(nèi)，對(duì)釀酒酵母的核小體位置進(jìn)行了前往所有詳細(xì)和的活體分析。
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