연구원들은 단일 세포 이미징, 현미경 데이터 및 기타 게놈 전체 데이터 세트를 통합하고 분석하는 계산 파이프 라인을 개발했습니다. 그들은 접근 방식을 Cola라고 불렀습니다 (공동 국소화 및 루핑 분석). COLA는 초-해상도 현미경 이미지에서 DNA 루핑 이벤트를 발견하고이를 RNA 폴리머 라제 결합과 같은 게놈에서 측정 된 활동 판독과 연결시킨다.
Cola를 사용 하여이 팀은 장거리 상호 작용으로 알려진 4 개의 게놈 유전자좌에서 루핑 이벤트를 연구했습니다. 놀랍게도, 그들은 개별 루프가 몇 분 이상 지속되지 않으며, 많은 사람들이 매우 역동적이며 빠른 조립과 분해를 겪고 있음을 발견했습니다. 이러한 결과는 게놈 접촉이 전사 프로그램을 유지하는 안정적이고 지속적인 염색질 구조를 반영한다는 일반적인 견해에 도전한다. 대신, 팀은 루프가 일시적 인 모델을 제안하고 특정 규제 신호에 따라 일시적으로 만 형성됩니다.
UC San Diego School of Medicine의 Cellular and Molecular Medicine 교수이자 RNA 생물학 센터 (RNA Biology Center of RNA Biology)의 공동 저자 인 Gene Yeo 박사는“루프는 세포의 모든 곳에 있지만 이전에 인식 한 것보다 훨씬 일시적이다. "우리의 연구 결과는 이러한 루프가 하드 용화 된 특징이라는 가정을 뒤집어 놓고 루프 형성이 동적으로 조절된다는 것을 암시합니다."
세포가 기능성 제품을 만드는 게놈을 읽는 방법
세포는 다양한 세포 기능을 수행하는 단백질과 같은 기능적 제품을 생산하기 위해 게놈의 지시를 읽는 방법을 엄격하게 조절해야합니다. 세포는 세포를 패키지, 배열 및 접힌 3 차원으로 접는 것이 유전자 조절에 중요한 역할을합니다. 이러한 조직 원리는 유전자를 읽고 전사하는 세포 기계에 의해 어떤 DNA의 어떤 세그먼트에 접근하고 해석되는지 결정합니다.
게놈 접이식의 가장 기본적인 단위는 루핑을 포함하며, DNA의 먼 영역이 물리적으로 서로 접촉하여 유전자 발현을 조정하는 데 도움이됩니다. 루프는 유전자 발현을 유발하는 단백질을 모아서 그들의 기능을 효율적으로 상호 작용하고 수행 할 수있게하는 것으로 생각된다.
콜라는 DNA 루프의 역동적 인 특성을 밝힙니다
COLA 접근법을 통해 연구원들은 루프 및 기타 게놈 특징을 동시에 시각화하여 전례없는 세부 사항으로 공간 및 시간적 관계를 포착 할 수 있습니다. Yeo Lab의 대학원생 인 Michael Niculescu III는“우리는 이제 RNA 폴리머 라제 점유의 변화를 직접적으로 관련시킬 수있는 방법을 가지고있다.
연구원들은 그들의 연구 결과가 유전자 발현과 게놈 조직을 이해하는 데 큰 영향을 미친다고 말합니다. 예를 들어, 그들은 루프의 역동적이고 변동하는 특성으로 인해 셀이 환경 변화 또는 발달 신호에 빠르게 반응 할 수 있다고 제안합니다. 암 및 신경 퇴행성 질환에서,이 유연성은 또한 세포가 세포 정체성을 전환하고 유전자 발현 프로그램을 재 프로그래밍 할 수있게한다.
Yeo Lab의 박사후 연구원 인 공동 최초의 저자 인 Matthew Huynh는“지금 우리는이 도구로 할 수있는 일이 많다”고 말했다. "우리는 새로운 가설을 테스트하고 질병 관련 규제 조절 변화를 이전에 할 수 없었던 방식으로 조사 할 수 있습니다."
추가 공동 저자
이 연구의 추가 공동 저자는 다음과 같습니다. Yuzuru Kido, UC San Diego; James McGinnis, UC San Diego; 및 Nicholas Ingolia, UC Berkeley.
이 연구는 National Institutes of Health (R35 GM143669, T32 GM007240), National Science Foundation (MCB-2110538), Simons Foundation (540333) 및 Ludwig Institute for Cancer Research에서 부분적으로 자금을 지원했습니다.
