人类基因组的三维形状对强大的炎症反应至关重要

人类基因组的三维结构对于提供快速和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重要自然遗传学。这一发现揭示了基因组折叠方式与细胞功能之间的基本关系。

每一个人类细胞有2米基因组在原子核内浓缩成10微米。折叠基因组不仅仅是一种包装解决方案，它有助于基因与其他基因或可能位于染色体相当远的调节元件进行物理接触。这对细胞功能至关重要。

基因组精确的三维结构是由建筑蛋白编织在一起的。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被证明是至关重要的胚胎发育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。

“如果你把基因组的结构想象成一座房子，CTCF就是分隔房间空间和塑造建筑的支架，”该研究的高级作者、巴塞罗那基因组调控中心的小组组长托马斯·格拉夫说。“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。这是指细胞在不经历中间状态(如胰腺α)的情况下，将自身重新编程为另一种类型的细胞细胞在胰腺损伤后变成分泌胰岛素的细胞。

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改变，基因组组织的变化。

“让我们非常惊讶的是，即使人类基因组的形状发生了变化，细胞转分化在有或没有CTCF的情况下仍在继续发生，”托马斯说。回答了一个问题又引出了另一个问题。还有哪些因素参与了人类基因组的三维结构，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的消耗会损害细胞发育成熟的能力炎症反应在细菌内毒素存在的情况下。这是研究人员首次发现三维基因组结构与炎症之间存在联系的例子之一。

“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会受损或夸大。在遥远的将来，它甚至可能被用来模拟炎症反应，”该论文的第一作者、基因组调控中心的博士后研究员格雷戈尔·斯蒂克说。“我们已经知道CTCF几十年了，但我们仍在发现它在基因组形状和细胞功能中的真正作用。基因组深处还有更多的谜团有待发现。”

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