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揭示人类 DNA 中的暗物质

图片来源:Pixabay/CC0 公共领域

加州大学圣地亚哥分校的研究人员制作了人类基因组的单细胞染色质图谱。 染色质是在真核细胞中发现的 DNA 和蛋白质的复合物。 关键基因调控元件的染色质区域在特定细胞核内以开放结构出现。 准确识别来自不同类型人体组织的细胞中可接近的染色质区域将是了解基因调控元件(非编码 DNA)在人类健康或疾病中的作用的关键一步。


结果在线发表于 2021 年 11 月 12 日刊 牢房.

对于科学家来说,被称为“生命之书”的人类基因组大多是不成文的。 或者至少未读。 虽然科学已经提出了一个著名的(大约)数量的所有蛋白质编码基因,接近 20,000+,但这个估计并没有真正开始解释构建过程是如何工作的,或者在这种情况下疾病,它可能会出错。

任平博士是遗传学中心主任、加州大学圣地亚哥分校医学院细胞和分子医学教授、加州大学圣地亚哥分校路德维希癌症研究所成员。

“一个主要原因是大多数人类 DNA 序列,超过 98%,是非蛋白质编码,我们还没有一本遗传密码书来解开这些序列中嵌入的信息。”

换句话说,这有点像找出章节标题,但其余页面留空。

在正在进行的名为 DNA 元素百科全书 (ENCODE) 的国际努力中广泛报道了填补空白的努力,其中包括 Ren 及其同事的工作。 他们特别研究了 染色质,它是构成细胞核内染色体的 DNA 和蛋白质的复合物 真核细胞.

DNA携带着细胞的遗传指令。 染色质中的关键蛋白质称为组蛋白,有助于将 DNA 紧密组装成适合细胞核的紧凑形状。 (每个细胞核中大约有 6 英尺长的 DNA,每个人体内大约有 100 亿英里。)染色质组装 DNA 的方式的变化与 DNA 复制和基因表达有关。

之后,之后 与老鼠一起工作Ren 和合作者将注意力转向了人类基因组中染色质的单细胞图谱。

他们将检测应用于超过 600,000 人 细胞 从多个供体中采集了 30 个成人组织样本,然后将这些信息与来自 15 种胎儿组织类型的类似数据相结合,以揭示大约 120 万个顺式过滤器的染色质状态。组织要素 在 222 种不同的细胞类型中。

该研究的合著者 Sebastian Presel 博士和加州大学圣地亚哥分校表观基因组学中心的单细胞基因组学联合主任说,该中心是一个进行测试的合作研究中心。

顺式调控元件是非编码 DNA 的区域,用于调控相邻基因的转录(将一部分 DNA 复制成 RNA)。 转录是将遗传信息转化为行动的基本过程。

“过去十年的研究表明,非编码 DNA 序列变异是人类多基因性状和疾病的主要驱动因素,如糖尿病、阿尔茨海默病和自身免疫病,”研究合著者凯尔·J. Gulton 博士,加州大学圣地亚哥医学院儿科助理教授。

“一种有助于解释这些非编码变异如何导致疾病的新模型认为,这些序列变化会破坏转录调控元件的功能,并导致与疾病相关的细胞类型(如神经元、免疫细胞或上皮细胞)的基因表达缺陷。细胞,“作者说。第一参与者Kai Zhang博士是细胞与分子医学系的博士后研究员。 “然而,解锁非编码风险变体功能的一个主要障碍是缺乏细胞类型特异性的转录调控元件图谱。 人类基因. ”

任说,新发现确定了与 240 种多基因性状和疾病的病理特征相关的细胞类型,并说明了非编码变异的风险。

“我们相信,这种资源将极大地促进未来许多年广泛人类疾病的机制研究。”

Presel 说,染色质图谱还将使科学界能够发现多种组织中发现的细胞类型的组织环境差异,例如成纤维细胞、免疫细胞或内皮细胞。


细胞类型特异性洞察冠状动脉疾病危险因素的功能


更多信息:
Kai Zhang 等人,人类基因组中染色质可及性的单细胞图谱, 牢房 (2021)。 DOI:10.1016 / j.cell.2021.10.024

期刊信息:
牢房

报价单:揭示人类 DNA 中的暗物质(2021 年,11 月 12 日),2021 年 11 月 13 日从 https://phys.org/news/2021-11-illuminating-dark-human-dna.html 检索

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