《Cell》利用CRISPR技术破解古老谜题——DNA复制的最后一块拼图

　　“我们首次在基因组中精确定位了调控染色质结构和复制时间的特定DNA序列，”

　　

生物通报道：佛罗里达州立大学的一个研究小组解开了一个古老的谜题——细胞的关键过程到底是如何进行监控的，这对于未来遗传学研究意义重大。

这一研究成果公布在12月27日Cell杂志上，由分子生物学David Herbert带领他的博士生Jiao Sima完成。

对于细胞来说，DNA等遗传物质定期进行复制，是所有生物体必不可少的过程，这决定了包括从头发颜色，到生物体对疾病的反应等。DNA复制是在20世纪50年代后期发现的，之后虽然全球各地的研究人员都试图了解这一过程是如何被调节的，但依然有许多未解之谜。

“这真是一个谜，”Gilbert说，“复制似乎对我们试图干扰它所进行的各种尝试都能避开。虽然现在我们已经详细描述了DNA复制过程，发现了它在不同细胞类型中的变化，以及在疾病中被破坏的情况。但直到现在，我们还找不到最后一块拼读——控制元件。”

在这项最新研究中，Sima在DNA分子上尝试检测了近一百个基因突变，希望能更好地解释复制过程的工作原理。但令人沮丧的是，效果不佳。

之后，他们用尽可能高的3D分辨率的方法分析了DNA的单个片段，发现DNA分子上的三个序列经常相互接触。为此研究人员利用先进的基因编辑技术CRISPR同时删去了这三个区域。

结果证明，这三个元件是DNA复制的关键。

“删除这些元件会令片段复制时间从最开始变成了最后，”Gilberts说，“这具有决定性意义。”

除了对复制时间的影响之外，删除这三种元件也会导致DNA分子的3D结构发生显著变化。

“我们首次在基因组中精确定位了调控染色质结构和复制时间的特定DNA序列，”Sima说，“这些结果指向一种可能的模型，即DNA如何在细胞内折叠，以及这些折叠模式如何影响遗传物质的功能。”

这一发现更好地理解DNA复制是如何被调节的，开辟了遗传学研究的新途径。

“如果你在不同的地方和时间复制，你可能会组装出一个完全不同的结构，”Gilberts说，“细胞在不同的时间可以使用不同的东西，当复制的东西改变时，遗传信息的包装也会发生变化。”

（生物通：万纹）

原文标题：

Identifying cis Elements for Spatiotemporal Control of Mammalian DNA Replication