发布时间：2023-04-06 17:45:03 栏目：生活
研究任何实体的微生物学，无论是分子还是海豚，理想情况下都意味着将聚光灯尽可能靠近源材料。当您研究细胞核的Rube Goldberg环境时，这可能特别具有挑战性。
但在本周发表在《自然》杂志上的研究中，来自缪尔实验室和麦克米伦实验室的普林斯顿化学家使用了两种大型技术，在他们想要的地方发光。
在这个过程中，他们发现了围绕一种叫做染色质的DNA-蛋白质复合物的相互作用的关键，意想不到的变化 - 本质上是一种允许DNA压缩的结构 - 存在与癌症广泛相关的基因突变。
生物分子之间的相互作用控制着每一种生物功能。绘制它们的活动可以更深入地了解细胞的命运。因此，研究人员将MacMillan实验室三年前推出的邻近标记系统μMap的优势与核蛋白反式剪接(一种于2016年推出并由Muir实验室优化的蛋白质工程技术)的优势进行了配对。
“μMap的全部意义在于以你事先无法做到的方式理解广义的生物学，因为μMap为您提供了如此令人难以置信的精确信息。这项研究正是这样做的一个例子，“詹姆斯·麦克唐纳杰出大学化学教授、2021 年诺贝尔化学奖获得者大卫·麦克米伦说。
“通过这项研究，我们看到生物学正在因为这些突变而发生，”他说。“以前不可能看到这一点，所以我们在黑暗中开车。这是整面墙上的另一块，是μMap能够做的一块砖。这仍然只是一个开始，但这是一次真正的合作。
这些技术的结合使研究人员能够将铱光催化剂与感兴趣的蛋白质联系起来，以研究这些微小的相互作用以及它们在突变存在下如何变化 - 所有这些都不会影响细胞核内的复杂微环境。
光催化剂突出了仅一个核小体宽的焦点半径，使研究人员能够以前所未有的特异性窥视这个微环境。
“生物学和疾病的很多事情都归结为染色质如何移动和变化，”Ciaran Seath说，他是MacMillan实验室的前博士后，也是该论文的共同主要作者，Antony Burton是Muir实验室的前博士后。 “病毒，衰老，癌症，我们所看到的所有事情，改变了染色质的移动和反应方式。我们认为，如果你能看，你可以以模块化的方式了解所有这些不同的问题。
“有时你无法看到或预测原子核机器中可能发生的所有其他事情。现在我们已经配对了这些工具，我们可以衡量这些不可预见的后果。这就像触摸蜘蛛网上的一个点，“他说。“你可以看到整个事情在移动。
伯顿补充说：“这些技术的协同作用以一种最小的扰动方式让你能够将小催化剂安装到感兴趣的蛋白质上，然后绘制附近的地图。我们能够阐明蛋白质相互作用和复杂的下游效应，其细节水平是其他方法难以做到的。
“最重要的是，我们可以绘制这些如何随着突变或药物治疗而变化，为学术和工业应用提供机会。
该研究由Seath撰写，Seath现在是佛罗里达州朱庇特赫伯特韦特海姆UF Scripps生物医学创新与技术研究所的化学助理教授;伯顿，现在是马萨诸塞州波士顿阿斯利康化学生物学的资深科学家;以及资深科学家托马斯·缪尔、1965 年范赞特·威廉姆斯教授和麦克米伦。
推进表观遗传学领域
这项研究对表观遗传学具有重要意义，表观遗传学是探索基因表达变化的生物学分支。表观遗传学的核心是组蛋白，它包装DNA并限制对基因组的访问，从而在调节转录中发挥关键作用。
最近，这些组蛋白的突变被发现并与多种癌症有关。
“我们研究的一件事是在与癌症相关的组蛋白中添加一种突变，”Muir说。“我们想知道的是，当这种突变存在时会发生什么;什么不能再招募，什么不再在附近，什么新东西被引入，通常不应该在那里?
“我们能够使用这些技术来发现当我们把这种突变放在染色质上时会改变的各种东西，与基因调控有关的东西，”他补充说。“我们能够推断出与基因如何因突变而失调有关的机制见解。
三年前开始他们的研究时，研究小组假设与癌症相关的突变会导致某种功能丧失。生物分子找到染色质并与其结合以留下转录标记。研究人员认为，突变阻断了其中的一些作用，从而导致细胞功能障碍。
他们的假设在这项研究中得到了证实，该研究产生了关于基因组微小变化如何导致重大影响的分子细节。
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