研究者は、シングルセルイメージング、顕微鏡データ、およびその他のゲノム全体のデータセットを統合および分析する計算パイプラインを開発しました。彼らはアプローチCOLAを呼び出しました（共局在化とループ分析）。 COLAは、超解像顕微鏡画像でDNAループイベントを見つけ、RNAポリメラーゼ結合のようにゲノム全体で測定されたアクティビティの読み取りにリンクします。
Colaを使用して、チームは長距離相互作用することが知られている4つのゲノム遺伝子座でループイベントを研究しました。驚くべきことに、彼らは、個々のループが数分より長く続くことはめったになく、多くは非常に動的であり、迅速なアセンブリと分解を受けていることを発見しました。これらの結果は、ゲノム接触が転写プログラムを維持する安定した持続的なクロマチン構造を反映するという一般的な見解に挑戦します。代わりに、チームは、ループが一時的であり、特定の規制の手がかりに応じて一時的にのみ形成されるモデルを提案します。
「ループは細胞内のどこにでもありますが、誰もが以前に評価されていたよりもはるかに一時的です」と、セルラーおよび分子医学の教授であり、UCサンディエゴ医学部のRNA生物学センターのディレクターである博士号は述べています。 「私たちの調査結果は、これらのループがハードワイヤード機能であるという仮定を覆し、ハードワイヤード機能であり、ループ形成が動的に調節されていることを意味します。」
細胞がゲノムを読んで機能的な産物を作る方法
細胞は、さまざまな細胞機能を実行するタンパク質など、機能性産物を生成するために、ゲノムから指示を読む方法を厳密に調節する必要があります。セルのパッケージ、アレンジ、およびゲノムを3次元に折りたたむ方法は、遺伝子調節において重要な役割を果たします。これらの組織原則は、遺伝子の読み取りと転写を担当する細胞機械によってアクセスおよび解釈されるDNAのセグメントを決定します。
ゲノム折りたたみの最も基本的な単位は、遺伝子発現を調整するためにDNAの遠い領域が物理的に互いに接触することをループすることを伴います。ループは、遺伝子発現を駆動するタンパク質をまとめて、それらが相互作用し、効率的に機能することができると考えられています。
コーラは、DNAループの動的な性質を照らします
COLAアプローチにより、研究者はループとその他のゲノム機能を同時に視覚化し、空間的および時間的関係を前例のない詳細で視覚化することができます。 「現在、RNAポリメラーゼ占有の変化を単一の細胞の特定のループの変化と直接相関させることができる方法があります」と、Yeoラボの大学院生であるMichael Niculescu IIIは述べています。
研究者は、彼らの発見が遺伝子発現とゲノム組織を理解するために幅広い意味を持っていると言います。たとえば、ループの動的で変動する性質により、細胞が環境の変化や発達の手がかりに迅速に反応できるようになる可能性があることを示唆しています。癌および神経変性疾患では、この柔軟性により、細胞が細胞のアイデンティティを切り替え、遺伝子発現プログラムを再プログラムすることもできます。
「このツールでできることはたくさんあります」と、Yeo Labのポスドク研究員であるMatthew Huynhは、次のように述べています。 「私たちは、新しい仮説をテストし、疾患関連の調節の変化を以前にできなかった方法で調査することができます。」
追加の共著者
この研究の追加の共著者は次のとおりです。UzuruKido、UC San Diego。ジェームズ・マクギニス、カリフォルニア州サンディエゴ。ニコラス・インゴリア、カリフォルニア州バークレー。
この研究は、国立衛生研究所（R35 GM143669、T32 GM007240）、国立科学財団（MCB-2110538）、サイモンズ財団（540333）、およびLudwig Institute for Cancer研究によって部分的に資金提供されました。
