Cell：新研究绘制出活细胞中DNA折叠的单碱基对分辨率图谱

牛津大学拉德克利夫医学系的科学家们成功实现了对活细胞内DNA折叠及功能运作的最精细观测，揭示了控制基因在何时、以何种方式被激活的物理结构。

研究团队采用名为MCC ultra的新技术，将人类基因组图谱绘制精度提升至单个碱基对水平，从而揭示了基因是如何被调控的，即身体如何在正确的细胞、正确的时间决定开启或关闭哪些基因。这一突破为科学家理解遗传差异如何导致疾病提供了强大的新方法，并为药物发现开辟了新途径。

"我们首次能够看到基因组控制开关在细胞内部的物理排布方式，"该研究论文的领衔作者James Davies教授表示。该研究发表于《细胞》杂志。"这改变了我们对基因工作机制以及疾病中出错环节的理解。我们现在能够看到DNA复杂结构的变化如何导致心脏病、自身免疫性疾病和癌症等病症。"

二十多年来，科学家们已经知晓人类基因组的完整序列——构成我们遗传密码的30亿个DNA"字母"。但这些密码在细胞内部如何精确折叠并发挥功能，在很大程度上仍是个谜。

每个细胞中长约2米的DNA被紧密包裹在仅百分之一毫米宽的微观空间内。在此空间内，DNA不断弯曲和成环，使相隔遥远的区段得以接触。这些三维结构至关重要，因为它们决定了哪些基因是活跃的或被沉默的，就像电路板决定了哪些开关相互连接、哪些没有连接一样。

此前，研究人员只能在相对较低的分辨率下观察这些相互作用。而牛津大学的新方法能以单个碱基对（DNA的最小单位）的精度捕捉它们，提供了真正的基因调控分子视图。

这种精细程度至关重要，因为超过90%与常见疾病相关的遗传变异并不位于基因内部，而是位于调控基因的"开关"区域。能够看清这些开关的组织方式，为科学家识别基因调控在何处出错以及如何纠正提供了新框架。

"我们现在拥有了一种工具，能够让我们以前所未有的精细度研究基因是如何被调控的，"领导实验工作的博士生研究员Hangpeng Li说。"这是理解疾病中何处出错以及可能如何修复的关键一步。"

牛津团队还与剑桥大学的Rosana Collepardo-Guevara教授合作，其计算机模拟证实，观察到的折叠模式源于DNA及其包装蛋白的物理特性。

科学家们共同提出了一个新的基因调控模型：细胞利用电磁力将DNA控制序列带到表面，在那里它们聚集形成基因活动的"岛屿"。这些以前看不见的结构，似乎是细胞读取其遗传指令的一种基本机制。

这项研究代表了分子遗传学的一项重大进展，为未来研究基因组结构变化如何引发疾病奠定了基础。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Hangpeng Li et al, Mapping chromatin structure at base-pair resolution unveils a unified model of cis-regulatory element interactions, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.10.013.