基因组的动态组织通过超高分辨率,多尺度实时成像揭示

科学领域:

• 基因组学就是基因组学.
• 分子生物学分子生物学
• 生物物理学的生物物理.

背景情况:

• 基因组折叠对于基因调节和细胞命运至关重要.
• 之前的研究表明,基因组组织源于动力驱动的运动,而不是稳定的结构.
• 对体内基因组运动的直接观察是有限的.

研究的目的:

• 开发和应用一种用于超高分辨率的新技术,对基因组动态进行实时成像.
• 研究凝聚和域边界在调节色素运动中的作用.
• 描述DNA序列相互作用和染色质挤出的动力学.

主要方法:

• 超分辨率成像的转子子辅助染色体运动成像技术 (TRACK-IT).
• 用于广泛染色体标记的自我映射转位子.
• 基于聚合物物理的模拟和4D基因组分析.
• 凝聚力耗尽的实验.

主要成果:

• 观察到由200-500nm分隔的序列之间的快速过渡 (几十秒).
• 在基因组领域内的凝聚性依赖运动;域边界作为动力障碍.
• 基因组分离依赖的搜索时间违反了扩散预测,表明了电机驱动的折叠.
• 凝聚素枯竭导致扩散性行为和快速运动的丧失.
• 观察到~2.7kb/s的渐进挤出速度,比之前的估计更快.

结论:

• 基因组是一个动态的实体,在多个尺度上具有运动关键.
• 凝聚素驱动的挤出在动态上创造了,而不仅仅是空间上的,分离的基因组领域.
• 了解基因组运动是解读基因调节和细胞行为的关键.