近年来，科学家在揭示基因组复杂结构的运作机制方面取得了显著进展。例如，染色质重塑对基因表达的影响已得到广泛研究。然而，染色质重塑过程中所涉及的运动及其影响，仍未被完全理解。
最新的研究揭示了基因组范围内运动、基因活性和基因组结构之间的联系。研究表明，基因组的空间组织直接影响基因的调控与表达。通过这一发现，我们更深入地了解了依赖转录的单基因运动机制，而这些机制的异常可能与神经、心血管疾病及癌症的发生密切相关。
纽约大学物理学教授Alexandra Zidovska博士表示：“转录活动驱动的单基因运动会‘搅动’整个基因组。当基因被‘读取’或不被‘读取’时，其运动方式会不同，从而导致基因组内出现复杂、类似湍流的运动。理解这种依赖转录的单基因运动的背后机制，对于理解健康与疾病状态下的人类基因组具有重要意义。”
这一研究成果已发表在《自然通讯》期刊上，题为《活体人类细胞中依赖转录的单基因运动和基因组范围运动》。
先前的研究发现，基因组在细胞核中会经历频繁的“搅动”或移动，从而导致其重组和重新定位。在这项研究中，科学家在活体人类细胞中研究了一个活跃转录基因的运动如何影响周围基因组的运动。
为此，研究人员使用CRISPR技术给单个基因进行荧光标记，并通过双色高分辨率活细胞显微镜观察这些标记基因的运动。此外，使用位移相关光谱（DCS）技术同步映射细胞核内基因组的整体流动情况。高分辨率成像数据通过物理和数学分析处理，揭示了前所未见的基因在细胞内运动的物理图景。
在实验中，研究人员观察了基因在活跃和非活跃状态下的运动。同时，通过DCS技术映射周围基因组的流动，监测基因激活前后基因组在细胞核中的流动模式。
研究结果显示，活跃基因对基因组的“搅动”运动有直接贡献。通过对单基因与基因组范围内运动的同步映射，研究表明基因组的压缩程度会影响基因的贡献方式。具体来说，运动相关性分析显示，在低压缩区域内，单个活跃基因会驱动基因组的运动；而在高度压缩的区域中，无论基因是否活跃，基因组都会主导基因的运动。
Zidovska总结道：“这些发现揭示了基因活性、基因组压缩和基因组范围运动之间的意外联系，揭开了基因组在时间和空间上的组织特征，对基因调控和表达具有直接影响。”
参考资料：https://www.genengnews.com/topics/omics/genome-wide-motions-are-driven-by-transcription-of-single-genes/
编辑：王洪
排版：李丽
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