DNA 新觀點

A new view of DNA
http://phys.org/news/2012-03-view-dna.html

By Peter Reuell, March 12, 2012

雖然 DNA 序列在各種生物過程的理解上，無疑已是一種不可或缺的工具，不過來自哈佛的新研究卻指出「DNA 如何被封裝到細胞內」至少跟其所包含的生物編碼一樣重要。

一種新成像技術，由 -- 哈佛學者學會（Society of Fellows）的新進研究員 -- 在與 Nynke van Berkum、Louise Williams 以及來自 Broad Institute of Harvard and MIT 還有麻州大學醫學院的研究團隊的合作下開發而成，使科學家首度看到三維的人類基因組，那已闡明一些被 Aiden 稱之為「生物學核心奧秘（central mysteries of biology）」的東西。 Aiden 的研究最近受到 GE & Science Prize for Young Life Scientists 的認可。

"我們尚未有完美的圖像，" Aiden 表示，"只有模糊的；但那總比沒有任何圖像來的好。"

產生這些 3D 影像需要創新的成像技術 -- 稱為 Hi-C -- 那依賴基因組不斷變化（shifting）的本質。

"傳統的 NMR 成像技術能測定原子間的距離，並從這些資訊推斷出分子的結構。" Aide 表示。"我們所要做的很不一樣。你可以把基因組想成一團置於快熱鍋的麵條。不時有二部份的麵條相撞。 Hi-C 所做的是測量基因組任意二部份發生碰撞的速率。如你所可能預期的，點愈靠近愈有可能彼此發生碰撞，但有時相隔很遠的點，其碰撞比我們的預期要來的多。" 將「這些碰撞有多常發生」，以及「基因組各處碰撞率下滑有多快」的資料配對，Aiden 等人能夠產生 3D 模型，描繪出 DNA 在細胞內部如何被封裝。

Aiden 希望這項技術最終能幫助解開，當基因開啟或關閉時所發生的物理過程，以及包含相同遺傳資訊的細胞如何變成構築人體的各類型細胞。

"我們有關於「基因開啟或關閉時發生什麼事」的構想 -- 我們知道某些蛋白質出現而且它們完成某類型的操作，但那只是一幅非常複雜圖像的一小部份而已，" 他說。"我們也許能幫忙回答的一個問題是：這些基因在物理上如何變得易與這些蛋白質接近。"

早期成果指出，當 DNA 被封裝至細胞內時，會形成一種稱為碎形球狀體（fractal globule）的結構。 Aiden 表示，雖能保有大量材料，但這種結構獨特之處在於材料完全不打結（unknotted），那意味著「不管它被封裝的有多緻密，你都能拉開它，輕易到達你想要轉錄的區域，讀取它，當你完成時（能）把它放回去。」

資料亦揭露，基因組活化與鈍化的那些部份在空間上分開，這指出，基因組被折疊的各種方式也許在基因的活化中扮演了某種角色。

"目前不清楚「一個基因被開啟後是否緊接著會被搬遷（relocated）」，又或著「搬遷本身就足以開啟基因」，" Aiden 說。"但在某種程度上，我們所能夠觀察的是某種經由摺紙術（來呈現）的外遺傳（epigenetics）。"

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http://www.aaas.org/news/releases/2011/1201sp_ge_prize.shtml

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