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所有真核生物細(xì)胞基因組的復(fù)制都遵循一定的順序，這個(gè)順序與細(xì)胞類型，染色質(zhì)分布與高級(jí)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄活性相關(guān)。這個(gè)順序在疾病中可能會(huì)被打亂。DNA復(fù)制時(shí)序是在20世紀(jì)50年代后期確定的，但是其生物學(xué)意義和機(jī)制都不太明確。

2018年12月27日，Cell在線發(fā)表了題為“Identifying cis Elements for Spatiotemporal Control of Mammalian DNA Replication” 的論文，揭示DNA復(fù)制時(shí)序如何受到調(diào)節(jié)以及這對(duì)未來的遺傳學(xué)研究意味著什么的謎團(tuán)，發(fā)現(xiàn)DNA序列中存在著控制復(fù)制時(shí)序的特定位點(diǎn)。論文第一作者為我院校友、06級(jí)生物科學(xué)專業(yè)司馬佼，論文通訊作者為佛羅里達(dá)州立大學(xué)分子生物學(xué)教授David Gilbert博士。

司馬佼所在研究團(tuán)隊(duì)通過先進(jìn)的基因編輯技術(shù)CRISPR，在小鼠干細(xì)胞上制造了將近一百個(gè)突變，希望看到某種更好地解釋這種復(fù)制過程的工作原理的結(jié)果。起先在一個(gè)染色體高級(jí)結(jié)構(gòu)單元做系統(tǒng)性的刪除（nested deletion）得到了非常復(fù)雜的結(jié)果，但是后來結(jié)合染色體三維結(jié)構(gòu)，猜想到三個(gè)主要互作位點(diǎn)可能起到主要作用。司馬佼和其他作者隨后使用CRISPR同時(shí)移除這三個(gè)區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)這三個(gè)區(qū)域一起是控制DNA復(fù)制時(shí)序、DNA染色質(zhì)3維結(jié)構(gòu)以及基因表達(dá)活性的關(guān)鍵。

司馬佼說，“我們首次在基因組中精確確定了調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和DNA復(fù)制時(shí)序的特定序列。這些結(jié)果反映了一種可能的模型，即DNA如何在細(xì)胞內(nèi)折疊，然后這些折疊模式如何影響遺傳物質(zhì)的功能。為了找到這些元件，我們采用了不同的研究策略，借助了一些堅(jiān)持以及運(yùn)氣。這個(gè)過程我十分享受。我需要感謝我的導(dǎo)師以及其他作者對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的支持，建議，以及專業(yè)性的幫助。從事這個(gè)項(xiàng)目的四年對(duì)我的職業(yè)發(fā)展很有意義”。

該研究為更好地理解DNA復(fù)制是如何被調(diào)節(jié)的開辟了遺傳學(xué)研究的新途徑。當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)間發(fā)生變化（正如Gilbert和Sima的實(shí)驗(yàn)所展現(xiàn)的那樣）時(shí)，它能夠完全改變細(xì)胞遺傳信息的解釋方式。

當(dāng)科學(xué)家們應(yīng)對(duì)DNA復(fù)制時(shí)間受到干擾的復(fù)雜疾病時(shí)，這可能成為關(guān)鍵信息。Gilbert說，“如果在不同的地方和時(shí)間發(fā)生進(jìn)行DNA復(fù)制，那么這可能組裝出一種完全不同的結(jié)構(gòu)。細(xì)胞在不同的時(shí)間有不同的東西可用。改變DNA復(fù)制發(fā)生的時(shí)間會(huì)改變遺傳信息的組裝。”