新方法揭示基因组的序列和结构直接在细胞
将DNA测序的音序器和直接细胞,科学家麦戈文脑研究所,哈佛大学干细胞与再生生物学(HSCRB)和麻省理工和哈佛大学基因组中揭示了一个全新的观点。用一个新的方法,原位基因组测序报告科学,研究人员可以,第一次看到DNA序列是如何组织和细胞内。
思考方式的发展是由麦戈文研究所研究员和Broad研究所准会员Ed Boyden HSCRB教员和广泛的准会员Jason Buenrostro HSCRB教员和广泛的核心研究所成员范Chen-integrates DNA测序技术与显微镜确切地知道特定DNA序列位于完整细胞内。而替代方法允许科学家重建基因组的结构信息,这是第一次测序技术让科学家直接看。技术创造了新机会调查范围广泛的生物学,从基本的问题关于DNA的三维组织如何影响它的功能与衰老相关的结构性变化和染色体重组,癌症、脑部疾病和其他疾病。
“结构收益函数是生物学的核心主题之一,“Boyden说。”和生物学的历史告诉我们,当你可以看到一些东西,你可以做很多进步。”Seeing how an organism's genome is packed inside its cells could help explain how different cell types in the brain interpret the遗传密码,或揭示结构模式意味着健康和疾病之间的区别,他说。此外,研究人员指出,这项技术也可以直接看到蛋白质和其他因素与基因组的特定部分。
新方法是建立在工作进行中Boyden和陈的实验室专注于测序RNA在细胞内。Buenrostro与两位科学家适应使用DNA的技术。“很显然他们发达的技术将是一个非同寻常的机会,有了一个新的视角细胞的基因组,”他说。
他们的方法首先修复细胞到玻璃表面保护它们的结构。然后,将小DNA适配器插入到基因组后,成千上万的短段DNA-about 20封信代码apiece-are放大和测序的原始细胞内部的位置。最后,样品都碾碎,放入音序器,所有细胞的DNA序列约300封。通过寻找location-identified短序列在这些长段,该方法确定了每一个细胞的三维结构内的位置。
测序完成细胞内或多或少相同的方式在标准的下一代DNA测序音序器,Boyden解释说,在显微镜下看作为一个DNA链复制使用荧光标记构建块。在传统的音序器,每个DNA的四个构件,或核苷酸,是用不同的颜色标记,这样就可以直观地确认为它们添加到DNA链增长。
Boyden Buenrostro,陈,他们开始合作几年前,说,这项新技术代表了一个英勇的努力麻省理工和哈佛的研究生安德鲁•佩恩Zachary蒋介石和保罗Reginato率先在其许多技术开发和集成步骤和计算分析。涉及两个关键技术的方法用于商业测序和引入几个关键的创新。“一些进步在技术方面已经从不可能是可能的,”陈说。
团队已经通过想象一个基因组的方法,因为它在生活的最早时刻进行自我重组。色彩鲜艳的表征在老鼠胚胎的DNA测序表明遗传信息来自于父亲和母亲仍然不同,区分后立即受精,然后逐渐与发展进展。基因组测序还揭示了模式的组织,在生命早期从细胞到细胞,通过细胞分裂,产生了记忆的每一个细胞的发育起源。能够观看这些过程整个展开细胞而不是把它们拼在一起通过不太直接的方式提供了一个引人注目的新观点的发展,研究人员说。
而团队持续改进技术的空间分辨率和适应更广泛的细胞类型,他们使他们的方法和相关软件免费提供给其他实验室。研究人员希望这种新的DNA测序方法将改变人们的思考方式研究基因组的结构,将有助于阐明模式和后果基因组组织在不同的上下文。
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