chromosome-territories:染色質疆域簡介
- 2019 年 12 月 19 日
- 筆記
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人類基因組大小在3G左右,這麼多的DNA線性排列,完全展開其長度可以達到2米,而細胞直徑是微米級別的,這意味着DNA在細胞核內肯定是高度摺疊的。眾所周知,結構決定功能,這樣的空間結構勢必對於生命體複雜的功能造成了影響。
隨着基因組學研究的發展,由結構基因組學過渡到功能基因組學,科學家對於基因組各種元件的功能及其調控關係有了進一步的了解,為研究基因組三維結構和基因功能之間的關係提供了堅實的基礎,進而誕生了一種新的研究領域,稱之為三維基因組學,專註於研究基因組的空間結構和基因表達,調控功能的關係和影響。
隨着更高分辨率的顯微鏡的發明,科學家對於細胞組成的不斷深入,於此類似,對於染色質空間結構的認知也是一個分辨率不斷提高的過程。對於染色質在細胞核內的分佈,最早提出的概念為chromosome territories,翻譯成染色質疆域,簡寫為CT,也有叫做染色質邊界的。
這個概念指的是染色質在細胞核內分佈的並不是隨機分佈的,而是不同染色體佔據不同的空間。科學家通過染色體損傷實驗證明了這一現象,如下圖所示

左側的圖代表染色質疆域分佈模型,右側圖代表染色質隨機分佈模型。通過激光造成基因組的局部損傷,如果隨機分佈,則受損區域會分佈在多個染色體上,如果是疆域模型的話,則只會集中在部分染色體。顯微觀察的結果如下

每行代表一個樣本,黑色區域為損傷區域,可以看到損傷區域只集中在部分染色體上。
染色質疆域是科學家對染色質空間結構認知的第一步,在此基礎上,隨着染色質構建捕獲技術的發明和發展,人們對染色質空間結構的認知不斷加深,相繼提出了拓撲結構域TAD
,染色質環等更高分辨率的構成單元,示意如下

在後面文章中在進行詳細介紹。
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