カリフォルニア大学バークレー校の科学者たちは、細胞内でDNAがどのように組織されているかを理解するために大きなブレークスルーを行いました。 Nature誌に掲載された彼らの研究は、DNAは単に長く連続的な分子ではなく、むしろ核膜に固定された一連のループに編成されていることを明らかにしています。
DNA組織のこの新しい理解は、遺伝子がどのように調節されるかを理解するために重要な意味を持っています。遺伝子は、タンパク質をコードするDNAの特定の領域であり、DNAのループと固定の方法は、それらを読み取って転写する細胞機械にアクセス可能な遺伝子を決定します。
「これは、DNAがどのように組織されているかについての理解における大きなパラダイムシフトです」と、研究の主著者であるエレズ・リーバーマン・アイデンは述べました。 「以前はDNAを長く線形分子と考えていましたが、実際には遺伝子調節に不可欠な高度に組織化された構造であることがわかりました。」
研究者は、HI-Cと呼ばれる手法を使用して、DNAの異なる領域間の相互作用をマッピングしました。 HI-Cは、DNAを小さなフラグメントに分割し、フラグメントをシーケンスし、それらがどのようにリンクされているかを分析することを伴います。
Hi-Cのデータは、DNAが核膜に固定された一連のループに組織されていることを明らかにしました。ループのサイズは、数千ペアから数百万の塩基対までの範囲であり、それらは階層構造に編成されています。
最大のループはトポロジードメインと呼ばれ、サブドメインと呼ばれる複数の小さなループが含まれています。サブドメインは、コンタクトドメインと呼ばれるさらに小さなループにさらに分割されます。
研究者は、DNAのループへの組織が遺伝子調節に不可欠であることを発見しました。ループは、プロモーターやエンハンサーなどの調節要素を制御する遺伝子と結び付けます。これにより、細胞はどの遺伝子が発現するかを制御できます。
DNA組織の新しい理解は、がんや発達障害など、さまざまな疾患に対する新しい洞察につながる可能性があります。 DNAがどのように組織化されるかを理解することにより、科学者は特定の遺伝子または調節要素を標的とする新しい治療法を開発できる可能性があります。
「この研究は、遺伝学におけるまったく新しい研究分野を開きます」とアイデンは言いました。 「私たちは今、DNAの物理的組織が遺伝子発現と細胞機能にどのように影響するかを理解し始めています。」
