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英國醫(yī)學(xué)研究理事會醫(yī)學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室最新研究發(fā)現(xiàn)，在生命最初階段、基因尚未正式激活之前，基因組已建立起有序的三維結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)改變了科學(xué)界長期以來認(rèn)為早期基因組結(jié)構(gòu)“混亂無序”的看法。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《自然·遺傳學(xué)》雜志。

在胚胎發(fā)育過程中，一個關(guān)鍵階段被稱為“合子基因組激活”。在此之前，胚胎主要依賴母體提供的分子維持運(yùn)作?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，這一時期的基因組整體結(jié)構(gòu)仍較為松散。而新研究表明，事實(shí)并非如此。在基因真正大規(guī)模啟動之前，DNA已經(jīng)開始以有序方式折疊并形成復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為Pico-C的新技術(shù)，該方法能以極高分辨率描繪基因組三維結(jié)構(gòu)，而且所需樣本量遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)技術(shù)。

團(tuán)隊(duì)以果蠅胚胎為模型展開實(shí)驗(yàn)。受精后的最初幾個小時里，胚胎會經(jīng)歷快速的細(xì)胞核分裂，在短時間內(nèi)形成大量細(xì)胞。正是在這一高速發(fā)育階段，科學(xué)家首次清晰地看到DNA如何折疊、連接，并逐漸形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元。

研究發(fā)現(xiàn)，這些環(huán)狀和折疊結(jié)構(gòu)并非隨機(jī)形成，而是呈現(xiàn)出模塊化組織方式，使不同調(diào)控信號能作用于特定基因區(qū)域。換句話說，在基因真正被“打開”之前，一套空間框架已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。

DNA在細(xì)胞核中的排列方式會影響基因能否被開啟以及開啟的時間，因此對胚胎正常發(fā)育至關(guān)重要。如果這一結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，可能導(dǎo)致發(fā)育問題甚至疾病。

與此同時，另一項(xiàng)同步發(fā)表于《自然·細(xì)胞生物學(xué)》的研究將類似方法應(yīng)用于人類細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)維持基因組三維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵“錨點(diǎn)”被移除時，這種結(jié)構(gòu)會迅速崩塌，而細(xì)胞會將其誤判為病毒入侵，從而觸發(fā)先天免疫反應(yīng)，并引發(fā)炎癥等問題。

這兩項(xiàng)研究共同揭示了基因組三維結(jié)構(gòu)在生命早期建立的重要作用，也為理解炎癥及相關(guān)疾病提供了新的線索。