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Science:特殊技术可解析组蛋白修饰奥秘 助力基因调节机制的理解

来源:生物谷 2016-05-12 00:20

图片来源:www.phys.org

2016年5月12日 讯 /生物谷BIOON/ --刊登在国际杂志Science上的一项研究报告中,来自麻省总医院、哈佛大学医学院及博德研究所的研究人员通过研究设计出了一种新方法,该方法可以帮助解析组蛋白的修饰过程,进而阐明基因调节的特殊机制,同时文章中研究人员还对单一核小体组合性修饰的模式进行了图谱的绘制。

为了确定一种基因是否可以被激活,或者和缠绕在DNA链上的组蛋白结构的共价修饰没有关联,研究人员就需要更好地理解组蛋白的修饰编码机制;这项研究中研究者就设计了一种可以解析组蛋白改变的特殊技术,这项技术主要以多能干细胞和谱系定型细胞开始,随后研究者挑选出特殊的核小体(包含组蛋白和DNA链的包裹结构),并且利用荧光物质对DNA链的末端进行标记。

下一步研究人员针对单一核小体进行研究,他们利用内反射显微镜制造出了数百万张图像,而这些图像就可以帮助解析组蛋白的修饰状态,这样一来研究人员就可以对单一核小体的不同改变进行定量操作,从而阐明遗传和化学改变如何优先地影响携带特殊修饰状态的核小体结构了,最后一步研究人员利用相同的方法对单分子DNA进行测序来找到既定基因组中被修饰的核糖体的精确位点。

研究者表示,利用这种新型技术我们发现,相比胚胎细胞而言,分化的细胞可以表现出不同的二价染色体标志模式,同时该技术也可以通过提供机体遗传过程的改变来帮助研究人员理解染色质生物学及表观遗传调节的相关机制;当然本文研究仅仅是初期研究而已,后期研究者还将深入研究来探究组蛋白信号的调节机制,研究人员希望最终可以对隐藏在机体细胞命运背后的特殊机制进行全面的理解。(生物谷Bioon.com)

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Single-molecule decoding of combinatorially modified nucleosomes

Efrat Shema1,2, Daniel Jones3, Noam Shoresh2, Laura Donohue1,2, Oren Ram1,2, Bradley E. Bernstein1,2,*

 

Different combinations of histone modifications have been proposed to signal distinct gene regulatory functions, but this area is poorly addressed by existing technologies. We applied high-throughput single-molecule imaging to decode combinatorial modifications on millions of individual nucleosomes from pluripotent stem cells and lineage-committed cells. We identified definitively bivalent nucleosomes with concomitant repressive and activating marks, as well as other combinatorial modification states whose prevalence varies with developmental potency. We showed that genetic and chemical perturbations of chromatin enzymes preferentially affect nucleosomes harboring specific modification states. Last, we combined this proteomic platform with single-molecule DNA sequencing technology to simultaneously determine the modification states and genomic positions of individual nucleosomes. This single-molecule technology has the potential to address fundamental questions in chromatin biology and epigenetic regulation.

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