瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员本周在《Nature Biotechnology》杂志上发表了一种新颖的测序方法。利用这种方法，人们能够绘制出DNA在细胞核中的空间组织结构图，从而揭示出哪些基因组区域发生突变和DNA损伤的风险更高。

人体内的大多数细胞都含有大约2米长的DNA。如此长的DNA并不是杂乱地绕成一堆，而是分成46份（也就是46条染色体）。它们占据了细胞核内的不同区域，这被称为染色体疆域（chromosome territory）。

基因组的各个部分在空间上如何排布，这强烈影响了它们如何被细胞的转录元件读取。不过到目前为止，人们还未深入探索单个基因在细胞核三维空间内的空间排布。

于是，卡罗林斯卡研究所和生命科学实验室（SciLifeLab）的研究人员开发出一种新的基因组测序方法，名为GpSeq（Genomic loci positioning by Sequencing）。利用这种方法，他们可以获得高分辨率的放射状图像，说明DNA在细胞核内的空间排列方式。

GpSeq方法的原理是从细胞核外周向中心逐步切割DNA，然后对产生的切割位点进行测序。之后，他们利用数学建模来重建基因组的3D结构，并寻找各个基因位于细胞核径向的哪个位置，以及它们彼此之间的关系。

卡罗林斯卡研究所的Magda Bienko和Nicola Crosetto博士是本文的共同通讯作者。他们认为，不同类型染色质的空间排布与他们想象的不一样。

“让我们惊讶的是，排布图像并不像我们想象的那么简单：所有非活性染色质都位于细胞核的外周，而活性染色质都位于中心。相反，从细胞核的外周到中心，活性逐渐增加，即使在细胞核的最中心也可以发现非活性染色质，”Bienko博士说。

Crosetto博士解释说，了解不同的基因组区域在细胞核内的位置，可以帮助人们绘制最有可能发生DNA损伤和突变的地方。

“我们发现，在不同类型的癌症中经常遇到的DNA突变集中在核外周的非活性染色质区域，这可能与许多诱变剂来自细胞外有关，”他说。“从另一方面来看，细胞核的中心区域往往会发现DNA断裂和基因融合，这可能是由于此区域的转录水平较高。”（生物通 薄荷）

原文检索

Girelli, G., Custodio, J., Kallas, T. et al. GpSeq reveals the radial organization of chromatin in the cell nucleus. Nat Biotechnol (2020). https://doi.org/10.1038/s41587-020-0519-y