DNA復(fù)雜且有規(guī)律的三維結(jié)構(gòu)是如何建立起來(lái)的？上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院比較生物醫(yī)學(xué)研究中心吳強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)新近發(fā)現(xiàn)，一種被稱為CTCF的絕緣子結(jié)合蛋白起了關(guān)鍵作用。相關(guān)研究論文近日發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上。專家認(rèn)為，該研究為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)三維基因組的結(jié)構(gòu)、功能以及疾病發(fā)生發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)，將推動(dòng)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究，對(duì)疾病的精準(zhǔn)醫(yī)療具有重要意義。  
  
　　人類基因組編碼的遺傳信息決定了組織器官發(fā)育和大腦功能，但我們對(duì)人類基因組30億堿基對(duì)序列中蘊(yùn)藏的遺傳信息認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。人類基因組包含十幾萬(wàn)個(gè)絕緣子結(jié)合蛋白CTCF結(jié)合位點(diǎn)，CTCF蛋白通過(guò)結(jié)合位點(diǎn)參與建立復(fù)雜而有序的DNA相互作用網(wǎng)絡(luò)。CTCF在DNA調(diào)控元件之間進(jìn)行染色質(zhì)環(huán)化中起到重要的連接作用，被形象稱為“基因組的紡織工”。 
  
　　吳強(qiáng)團(tuán)隊(duì)利用前期開(kāi)發(fā)的DNA片段CRISPR遺傳編輯技術(shù)，通過(guò)原位反轉(zhuǎn)CTCF位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在原鈣粘蛋白基因簇中，CTCF蛋白識(shí)別其靶向DNA元件具有方向性。這種蛋白質(zhì)識(shí)別DNA調(diào)控元件的方向性決定了染色質(zhì)高級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域的建立和增強(qiáng)子與基因啟動(dòng)子的特異性相互作用，并影響基因的時(shí)空表達(dá)模式。 
  
　　科研人員在珠蛋白基因簇中進(jìn)行了原位DNA片段遺傳操作，發(fā)現(xiàn)位于上游正向的CTCF位點(diǎn)與位于下游反向的CTCF位點(diǎn)的DNA序列能夠進(jìn)行特異性長(zhǎng)距離染色質(zhì)環(huán)化，形成特異的染色質(zhì)高級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域，即基因組的線性一級(jí)結(jié)構(gòu)能夠決定其立體高級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 
  
　　科研人員利用計(jì)算生物學(xué)方法揭示出，這個(gè)一維基因組線性DNA序列決定三維基因組高級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自然規(guī)律，在整個(gè)人類基因組中具有普遍適用性。