南湖新闻网讯(通讯员李金山)2018年12月27日,Cell在线发表了题为“Identifyingcis Elements for Spatiotemporal Control of Mammalian DNA Replication” 的论文,论文确定了基因组中控制DNA复制时序和染色体3维结构的顺式元件,揭示了DNA复制时序如何受到调节以及这些元件对基因组的结构和功能的影响。论文第一作者为我校2006级生物科学专业校友司马佼,论文通讯作者为佛罗里达州立大学分子生物学教授David Gilbert博士。
司马佼所在研究团队通过基因编辑技术CRISPR,在小鼠干细胞上制造了将近一百个突变。他们首先在一个染色体高级结构单元做系统性的删除(nesteddeletion)得到了非常复杂的结果,但是后来结合染色体三维结构,猜想到三个主要互作位点可能起到主要作用。该团队随后使用CRISPR同时移除这三个区域后,发现这三个区域一起是控制DNA复制时序、DNA染色质3维结构以及基因表达活性的关键。
“我们首次在基因组中确定了调控染色质结构和DNA复制时序的特定序列。这些结果反映了DNA如何在细胞内折叠,然后这些折叠模式又如何影响遗传物质的功能。为了找到这些元件,我们采用了不同的研究策略,需要坚持也借助了一些运气。”司马佼简要介绍了项目。
团队认为,本项研究为更好地理解DNA复制时序是如何被调节的开辟了遗传学研究的新途径。当DNA复制时间发生变化时,它能够完全改变细胞遗传信息的解读方式。
当科学家们应对DNA复制时序受到干扰的复杂疾病时,这可能成为关键信息。Gilbert说,“如果在不同的地方和时间发生进行DNA复制,那么这可能组装出一种完全不同的结构。细胞在不同的时间有不同的东西可用。改变DNA复制发生的时间会改变遗传信息的组装。”
这是司马佼(前排右二)所在团队的合影。司马佼2010年从学校毕业,于2011年赴佛罗里达州立大学学习,2015年初开始该项目研究,先后在Cell、Nucleic Acid Research、PNAS等杂志发表论文9篇。
审核人:和希顺
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