人类基因组的三维形状对于强健的炎症反应至关重要

根据今天发表在《柳叶刀》杂志上的一项研究，人类基因组的三维结构对于提供快速而强大的炎症反应至关重要，但令人惊讶的是，对于将一种细胞类型重新编程为另一种细胞类型并不是至关重要的自然遗传学．这些发现为基因组折叠和细胞功能之间的基本关系提供了新的线索。

每一个人类细胞有两米基因组在细胞核内浓缩成10微米。折叠基因组不仅仅是一种包装解决方案，它帮助基因与其他基因或可能位于染色体上相当远的调节元件进行物理接触。这对细胞功能至关重要。

基因组的精确三维结构是由结构蛋白编织在一起的。CTCF是这些结构蛋白中最突出的一种。总的来说，它有助于塑造基因组的整体三维结构，这就是为什么CTCF被证明是必不可少的胚胎发育DNA修复和细胞周期，以及许多其他重要过程，使其成为一个密集的研究领域。

该研究的资深作者、巴塞罗那基因组调控中心的小组负责人Thomas Graf说:“如果你把基因组结构想象成一座房子，CTCF就是分隔房间空间和塑造建筑的脚手架。”“研究CTCF有助于我们理解将基因组粘合在一起的粘合剂，并通过代理3d基因组结构在生命中各种基本过程中的作用。”

CTCF在转分化中的作用尤其有争议。这是指一个细胞将自己重新编程为另一种类型的细胞，而不经历中间状态，如胰腺α细胞胰腺损伤后变成分泌胰岛素的β细胞。

为了研究这一点，巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的研究人员开发了一种独特的系统，可以将人类B细胞诱导成巨噬细胞。为了揭示CTCF在这一过程中的作用，他们使用CRISPR基因组编辑工具来降解蛋白质，并研究随着细胞命运的变化，基因组组织的变化。

托马斯说:“令我们非常惊讶的是，即使人类基因组的形状发生了变化，无论有无CTCF，细胞转分化都在继续发生。”回答一个问题会引出另一个问题。参与人类基因组三维结构的其他因素是什么?这些因素对一个细胞变成另一个细胞至关重要?”

重要的是，研究人员还发现CTCF耗尽会损害细胞发育成熟的能力炎症反应在细菌内毒素的存在下。这是研究人员首次发现3d基因组结构与炎症之间的联系。

“我们的研究结果可以帮助我们理解为什么炎症反应在某些情况下被削弱或夸大。在遥远的未来，它甚至可能被用于建模炎症反应，”该论文的第一作者、基因组调控中心博士后研究员格雷瓜尔·斯蒂克说。“我们已经知道CTCF几十年了，但我们仍然没有发现它在基因组形状和细胞功能中的真正作用。在基因组深处还有更多的谜团有待发现。”

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