科学家发现110亿年前宇宙火环

新研究发现，人体基因组的三维结构对细胞快速应对炎症起到重要作用，但是对细胞类型的转换过程却不重要。这项研究拓展了科学家对基因的折叠方式与细胞功能之间的了解。

每个人体细胞内，长达2米的基因组以特定的方式紧凑地盘绕在细胞核内，缩减到只有不到10微米的长度。科学家已经知道，基因组的折叠不仅是为了紧凑，还起到让原本间隔很远的基因发生物理接触的作用。这些因素都影响到细胞的功能。基因组靠多种结构蛋白搭建成特定的三维结构。研究者注意到CTCF是其中最关键的一种，它与胚胎发育、DNA修复、细胞生命周期等关键过程都有关联，而成为近年研究的热点。“如果把基因组比作一栋房子，CTCF蛋白就是支架，确定房子的形状和内部房间的格局。研究CTCF帮助我们了解基因组结合的黏合剂，以及三维基因组结构在各种生命基础过程内的作用。”这份近期发表在《自然-遗传学》(Nature Genetics)期刊上的研究的负责人格拉夫(Thomas Graf)说。这份研究发现，缺乏CTCF蛋白有损细胞应对炎症的能力。研究者称，这是发现基因组三维结构与炎症相关的第一个例子。

但是研究者对CTCF在分化转移过程中的作用存在疑惑。分化转移又称谱系重编程，是指一个成熟体细胞在不经历中间态的情况下，转变为另一类型的成熟体细胞的过程，比如胰腺受伤后，胰腺α细胞转变为分泌胰岛素的胰岛B细胞。为了观察CTCF在这个过程中的作用，研究人员开发了一套B细胞被诱导转化为巨噬细胞的系统。研究人员使用CRISPR基因编辑技术，破坏CTCF蛋白，观察基因组三维结构的变化。“我们意外地发现，不论是否存在CTCF蛋白，即使基因组形状发生了改变，细胞都正常完成了分化转移过程。”格拉夫说：“为了回答一个问题，又发现了另一个问题：还有哪些其它影响人类基因组立体架构的因素，对一种细胞转变为另一种细胞至关重要?”

这份研究报告的第一作者斯蒂克(Gregoire Stik)说：“这些发现有助于了解在为什么某些情形下炎症反应受损，有些情况下增强。未来，它还可用于为炎症反应建模。我们知道CTCF的存在已经几十年了，但是不明确它对基因组形状和细胞功能所起的完整作用，还有很多藏在基因组里面的秘密等待我们去发现。”