任兵教授Cell子刊解讀染色質結構域

　　高等生物的細胞核負責儲存基因組DNA，這些DNA環繞著由四種組蛋白組成的八聚體，形成碟狀的核小體結構。基因組DNA以這樣的形式包裝成為染色質，使DNA受到良好的保護。 所有控制基因轉錄的調控蛋白，都要結合在DNA上起作用。而染色質的3D結構會隨著細胞生活周期而變化，調節調控因子所能接觸到的基因。

　　真核生物的染色體在細胞核內是怎樣折疊的呢？這個重要的生物學問題一直沒能得到解答。過去的生化和微觀研究顯示，間期的細胞核普遍存在染色質結構域和環。但人們并不清楚這種組織形式有什么樣的生物學意義。

　　后來，研究者們開發了染色質構象捕獲（3C）技術。3C及其衍生技術進一步揭示了間期細胞核內部的染色質結構，為動物發育和人類疾病研究提供了新的分子框架。人們發現染色質折疊讓一些DNA片段彼此靠近并發生互作，他們將這樣的區域稱為拓撲相關結構域TAD。研究顯示，進化保守的TAD存在于多種不同的細胞，并且在這些細胞中保持不變。

　　加州大學的任兵（Bing Ren）教授在本期Molecular Cell雜志上發表文章，回顧了染色質結構域（特別是TAD）的最新研究進展。這篇文章詳細介紹了TAD結構域的特點、功能和形成機制，還展望了這一領域的發展前景。任兵教授早年畢業于中國科技大學，現為加州大學圣地亞哥分校Ludwig癌癥研究所基因調控實驗室主任，主要從事哺乳動物細胞基因調控網絡分析及細胞表觀遺傳學調控機制的研究。近年來在Science、Nature、Cell國際權威雜志上發表了一系列重要的研究成果。

　　此前有研究團隊通過CRISPR技術發現，一些結構變異會干擾染色質拓撲結構，使增強子-啟動子互作發生異常，基因表達的時空模式發生改變，最終導致發育疾病。任兵教授在Cell雜志上發表文章，對上述成果進行了點評。文章指出，CRISPR技術成功將染色質拓撲結構與遺傳學疾病關聯起來。

　　莫斯科國立大學的研究團隊在Genome Research雜志上發表文章，揭示了染色質自組裝成TAD和inter-TAD的分子機制。這項研究表明，TAD是缺少活性染色質標簽的凝聚結構域，由活性染色質區域分隔。研究人員在這項研究的基礎上提出了染色質自我組織的分子機制，希望幫助人們開發更科學的疾病治療策略。

　　佛羅里達州立大學的研究人員在Nature雜志上發表文章，首次鑒定了復制結構域的邊界，明確了它們在18種人類細胞和13種小鼠細胞中的位置。這項研究表明，復制結構域邊界與TAD邊界幾乎是一對一的關系。研究人員指出，TAD結構域是穩定的復制時間調控單元。